1r ciclo Energía interna en una expansión

[Alba preguntas mil]

No entiendo la diferencia entre estas dos situaciones:


Si en el proceso adiabático el sistema sufre una expansión a presión constante:
Dicha expansión se hace a costa de disminuir la energía interna de dicho sistema.

Esto lo entiendo pues si U =Q+W y la expansión implica: W<0 => U<0.

Sin embargo, en otro ejercicio que he encontrado dice que la frase: ”En la expansión isobárica de un gas perfecto disminuye la energía interna” es incorrecta.

¿Es incorrecta tan sólo porque no dice nada de que sea o no un proceso adiabático, y por tanto, la energía interna podría o bien disminuir o aumentar? ¿O hay algo más que se me está escapando?

Gracias.

[Rodri]

Re: Energía interna en una expansión

Al estudiar procesos de gases ideales siempre hay que tener en cuenta que se cumple pV=nRT (ecuación de estado de los gases ideales).
Así, si el gas ideal experimenta una expansión a presión constante, necesariamente aumenta su temperatura, ya que p=cte y tenemos $p\Delta V = nR\Delta T$. Al ser $\Delta V>0$ (por ser una expansión) será también $\Delta T>0$.

En el proceso el gas realiza trabajo pero a la vez absorbe calor. Como la energía interna de un gas ideal es función únicamente de su temperatura y directamente proporcional a ella, y ésta aumenta, sabemos que la energía interna aumenta en el proceso:
$\Delta U = Q-W >0$

, donde Q es el calor absorbido y W es el trabajo realizado POR el gas en su expansión.

Ahora bien, si la expansión es adiabática, entonces el gas no puede absorber calor y por tanto la expansión se realiza sólo a costa del trabajo realizado por el gas, con lo que la energía interna necesariamente disminuye y por tanto también disminuyen la temperatura (al ser U proporcional a T) y la presión (teniendo en cuenta la ecuación de estado anterior).

En tu pregunta estás mezclando el caso adiabático con el caso isobárico. Como ves son dos situaciones diferentes. La expansión isobárica no puede ser adiabática porque exige la absorción de calor, como hemos visto.

Saludos
Rodri

[Alba preguntas mil]

Re: Energía interna en una expansión

Gracias Rodri!

Pero una cosa más, entonces la diferencia entre los dos casos que he puesto es que el segundo dice que es gas perfecto (que debe ser lo mismo que gas ideal) y el primero como no lo dice no podemos aplicar la ecuación de los gases ideales y la energía interna en vez de aumentar disminuye. ¿Lo he entendido bien?

[Rodri]

Re: Energía interna en una expansión

Si la expansión es adiabática quiere decir que no hay transferencia de calor con el exterior. Por lo tanto el gasto energético necesario para realizar el trabajo de expansión solo puede salir de la energía interna almacenada por el gas, la cual por tanto disminuirá. Este razonamiento basta para responder a la primera pregunta. Y eso es independiente de sí se trata de una gas ideal o de cómo varíe o no la presión.
Por otra parte, si el gas es ideal (que es lo mismo que decir perfecto) es imposible que dicha expansión adiabática se haga a presión constante ya que como ves se violaría la ecuación de estado pV=nRT. O sea que para un gas ideal una expansión no puede ser a la vez adiabática e isobárica.

[Alba preguntas mil]

Re: Energía interna en una expansión

Ok, todo me queda claro ya. Muchas gracias!