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Pero, si estamos en un proceso isotérmico, ¿no es ? Y si es así, aplicando la primera ley, saldría, como tú dices, un trabajo negativo del gas:
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Hola a tod@s.
Según el criterio de signos IUPAC (https://es.wikipedia.org/wiki/Criter...odin%C3%A1mico) es positivo el trabajo y el calor que entran en el sistema, provocando un aumento de la energía interna del sistema. Entonces, el primer principio puede expresarse
Para un proceso isotérmico, .
En una expansión isotérmica el trabajo del sistema es negativo, pues el sistema realiza trabajo sobre el entorno. Como es negativo, necesariamente es positivo, es decir, se debe entregar calor al sistema.
En una compresión isotérmica el trabajo del sistema es positivo, pues el entorno realiza trabajo sobre el sistema. Como es positivo, necesariamente es negativo, es decir, el sistema entrega calor al entorno.
Saludos cordiales,
JCB.“Lo consiguieron porque no sabían que era imposible”, autor: Jean Cocteau.Comentario
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Gracias JCB. Lo que apuntas es lo que yo intentaba decir en mi último comentario, quizás de una manera más atropellada. Pero sigo sin aclarar mi duda: ¿Si la presión disminuye, qué es lo que hace que el émbolo se desplace?Comentario
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Para desplazar el pistón Ya te lo he dicho varias veces durante el hilo, tienes que hacer fuerza por algún medio y desplazar el pistón adrede. El trabajo mecánico provocado por esa fuerza es la energía que se incorpora en el sistema.Comentario
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Entiendo te refieres a la expansión isotérmica, es que antes que la presión del gas disminuya , hay un estado de equilibrio no solamente en el gas, en el émbolo también, esta en reposo, tiene aceleración nula, esto implica, que la fuerza que ejerce el gas sobre el émbolo, es anulada , por la fuerza que por algún medio externo se ejerce al émbolo (podría ser la mano de un hombre), es decir el émbolo esta sometido a dos fuerzas una la que le ejerce el gas y otra la que le ejerce la mano y ambas se anulan, si esto continua así, pues no sucede nada; para que algo cambie, la fuerza que ejerce la mano disminuye un poquito y lentamente, entonces el émbolo sufre una aceleración, se desplaza, y aumenta el volumen del gas y disminuye la presión del gas, el primer principio implicaría que la energía interna del gas y por ende su temperatura disminuyeran un poquito, en consecuencia se ha de dar una pequeña cantidad de calor equivalente al trabajo realizado por el gas para que la expansión sea isotérmica y así sucesivamente se va expandiendoEscrito por Publio Ver mensaje
SaludosComentario
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Efectivamente Delmar7, me refería a la isoterma, perdona por no haberlo explicitado. Creo que ahora ya lo he comprendido, porque el aumento del volumen no solo se puede lograr con una subida de la presión interior, sino también con una disminución de la exterior, que es el caso. Muchas gracias.Comentario
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Hola a tod@s.Escrito por Publio Ver mensaje
Supongamos que en el entorno (a la presión atmosférica), tenemos un recipiente de volumen variable gracias a un émbolo sin rozamiento y con perfecta estanqueidad. Inicialmente, el émbolo está inmovilizado por un pasador. Dentro del recipiente tenemos un gas a una presión superior a la atmosférica (por ejemplo 6 veces la presión atmosférica). Como el émbolo está bloqueado, y hay estanqueidad, el gas permanecerá indefinidamente dentro del recipiente a la misma presión inicial.
Cuando liberamos el pasador que sujeta al émbolo, la fuerza en la pared interior del émbolo es superior a la fuerza en la pared exterior del émbolo. En consecuencia, el émbolo liberado inicia su recorrido hasta que se iguala la presión interna con la externa.
Saludos cordiales,
JCB.“Lo consiguieron porque no sabían que era imposible”, autor: Jean Cocteau.Comentario
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Hola a tod@s.
Como continuación a mi respuesta # 22, considero interesante confrontar el trabajo realizado por el sistema en una expansión isotérmica reversible, con el trabajo realizado por el sistema en una expansión isotérmica irreversible.
Como en una expansión isotérmica reversible, el sistema se encuentra en equilibrio con el entorno en cada momento, podemos determinar el trabajo a partir de
Nota: como , el logaritmo natural resulta negativo, y , también.
Por el contrario, si la expansión isotérmica es irreversible, por ser brusca, entonces el trabajo sería
Saludos cordiales,
JCB.“Lo consiguieron porque no sabían que era imposible”, autor: Jean Cocteau.Comentario
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En el caso de la expansión irreversible, ¿el trabajo realizado sería menor que el de la expansión reversible?Escrito por JCB Ver mensajeComentario
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Escrito por JCB Ver mensajeA mi parecer liberar el pasador de forma brusca, no tiene por resultado un proceso isotérmico, si no más bien adiabático, no hay tiempo para que el calor se disipe hacia el medio, por lo que en un proceso de expansión brusco el gas disminuye su temperatura y en uno de compresión la aumenta. En condiciones ideales cuando liberas el pasador el pistón oscila alrededor de una posición de equilibrio, no exactamente como un MAS pero similar, la fricción entre émbolo y cilindro, mas el intercambio de calor con la fuente calor externa al cilindro que no es instantáneo, deben llevar al sistema a la misma posición de equilibrio que en un sistema reversible ya que sus variables P,T,V son variables de estado para el mismo contenido de gas.Escrito por JCB Ver mensaje
La diferencia entre un trabajo y el otro, no la tengo clara, ni numérica, ni formulísticamente, pero seguro que en el irreversible es mayor en valor absoluto, tu propuesta va en ese sentido, ya que parte de ese trabajo se pierde como calor en la fuente fría, provocando que la entropia del universo y sistema sean mayor que cero, solo son iguales a cero en condiciones ideales en los procesos que llamamos reversibles.
Digamos que si ponemos el sistema cilindro-piston verticales, y le asignamos un valor de masa al piston , en presencia de gravedad, el propio peso del pistón expande el gas en el interior, podemos aproximar calcular el trabajo realizado por la fuerza gravitacional externa como y a la presión como donde el signo corresponde a una compresión si el pistón esta por encima del cilindro y el cuando el piston queda por debajo.( es sección del cilindro o área perpendicular al desplazamiento del pistón)
Si de alguna manera administramos muy lentamente la fuerza peso, mediante alguna otra fuerza aplicada al pistón por medio de una máquina o la intervenión humana, le daremos suficiente tiempo a la fuente que rodea al cilindro a transmitir y distribuir el calor suficiente para que el gas en el interior no varie de temperatura durante la expansión o compresión, tratando de imitar los procesos cuasiestáticos ideales isotérmicos.
Comentario
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Hola a tod@s.
Efectivamente, tal y como dice Richard R Richard, una expansión irreversible (rápida), parece que es más realista considerarla un proceso adiabático (debido al poco tiempo disponible para intercambiar calor con el entorno), aunque se trataba de comparar dos expansiones isotérmicas, una reversible y la otra irreversible. En cualquier caso, en una expansión, el trabajo que el sistema entrega al entorno, siempre será menor en una expansión irreversible que en una expansión reversible.
Ejemplo: supongamos que el recipiente que describía en la respuesta # 22, contiene mol de gas a una temperatura de y a una presión de . Siendo y haciendo cálculos, obtengo
, antes de la expansión isotérmica.
, después de la expansión isotérmica.
El trabajo de la expansión isotérmica reversible es .
El trabajo de la expansión isotérmica irreversible es .
Además de que sería más realista considerar el trabajo de una expansión adiabática irreversible, la última expresión contiene otro error, ya que entiendo que no puede determinarse como si fuera un gas ideal.
Saludos cordiales,
JCB.“Lo consiguieron porque no sabían que era imposible”, autor: Jean Cocteau.Comentario
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Muchas gracias JCB y Richard.Comentario
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Hola a tod@s.Escrito por JCB Ver mensaje
Repensando el último comentario, si se utiliza la ecuación de estado (como hice), para determinar el volumen que ocupa el gas en su estado final (una vez alcanzado el equilibrio), quizás no sea tan incorrecto, ya que la ecuación de estado determina las variables, independientemente de los estados intermedios del proceso.
Eso sí, convendría precisar que se trata de una expansión isotérmica irreversible de un gas ideal.
¿ Qué opináis ?.
Nota: además, ya usé la ecuación de estado, para el estado inicial.
Saludos cordiales,
JCB.“Lo consiguieron porque no sabían que era imposible”, autor: Jean Cocteau.Comentario
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"Mi opinión es que utilizar la ecuación de estado para determinar el volumen final del gas en un proceso de expansión isotérmica irreversible es un enfoque correcto, ya que la ecuación de estado relaciona las variables termodinámicas del sistema (presión, volumen y temperatura) independientemente del proceso específico. Sin embargo, es importante precisar que se trata de un gas ideal, ya que las ecuaciones de estado solo son válidas para gases ideales.
Existen varias maneras de determinar el volumen final de un gas en un proceso de expansión isotérmica irreversible, algunas de las cuales incluyen:
• Utilizando la ley de Boyle-Mariotte: esta ley establece que para un gas ideal, la presión y el volumen están inversamente relacionados a una temperatura constante. Por lo tanto, si se conoce la presión inicial y final del gas, se puede calcular el volumen final utilizando esta ley.
• Utilizando la ecuación general de los gases ideales: esta ecuación relaciona la presión, el volumen y la temperatura de un gas ideal. Si se conocen dos de estas variables, se puede utilizar esta ecuación para calcular la tercera.
• Utilizando la ecuación de estado de los gases ideales: como mencionaste, una ecuación de estado es una ecuación matemática que relaciona las variables termodinámicas de un gas ideal. Si se conocen dos de estas variables, se puede utilizar esta ecuación para calcular la tercera.
• Utilizando una tabla de propiedades termodinámicas: existen tablas que proporcionan valores precalculados de las variables termodinámicas para una determinada temperatura y presión, lo cual facilita el cálculo del volumen final.
Es importante tener en cuenta que estas son solo algunas formas de calcular el volumen final de un gas en un proceso de expansión isotérmica irreversible, y que la elección de un enfoque específico dependerá de la disponibilidad de información y de la complejidad del problema."
(La máquina)Comentario
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No tengo mucho para debatir, sigo lidiando con la fómula, no me convence mucho la intervención de en el cálculo, ni la linealidad con el volumenEscrito por JCB Ver mensaje
yo he mirado por aquí http://laplace.us.es/wiki/index.php/...ible#Enunciado
Por otro lado convengamos que si bien el trabajo realizado con el émbolo puede ser tomado como calor desde la fuente , el proceso de compresión no será posible sin perdida de calor al ambiente.
De ese modo liberar el piston con masa, produce oscilaciones, la parte del ciclo que comprima perderá calor al ambiente por lo tanto el trabajo final realizado por el gas, será menor que el calor tomado de la fuente , cuyo volumen lo calculas correctamente con la ecuación de estado de gas real o ideal, como prefieras.
Es decir mientras la velocidad del pistón en la evolución sea lo suficientemente lenta para que la temperatura del gas no decienda a falta de que el calor de la fuente no se difunda al interior, podemos decir que la evolución es isotérmica. Y la calculamos con la fórmula del logaritmo.
Lo que no podemos hacer del mismo modo es llevar al sistema a su poción original sin perdida de calor a una fuente mas fria porque lo prohibe el segundo principio. Requiere un trabajo mayor para devolver a la fuente el mismo calor que cedió, ese excedente debe ir a una fuente mas fria, llamemosle ambiente.
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