PROCESO ADIABATICO DE UN GAS IDEAL

Un proceso adiabático es aquel que se realiza sin transferencia de calor entre el sistema y los alrededores.

En la realidad los verdaderos procesos adiabáticos no se producen, ya que no existe un aislante perfecto entre el sistema y el ambiente. Pero existen procesos reales que son casi o cuasiadiabáticos. Por ejemplo, si se comprime (o expande) un gas rápidamente, fluye muy poco calor entre el (o hacia fuera del) sistema y el proceso es cuasiadiabático. Estos procesos son comunes en la atmósfera, donde una masa de aire cerca del suelo, más cálida y menos densa que los alrededores, asciende verticalmente, arriba se encuentra con regiones de menor presión y se expande adiabáticamente (o cuasi), esa expansión produce enfriamiento, si la masa de aire tiene suficiente humedad, se produce la condensación, que origina la formación de nubes y probable precipitación.

Suponga que un gas ideal experimenta una expansión cuasiadiabática. En cualquier instante durante el proceso, se supone que el gas está en equilibrio, de tal manera que la ecuación de estado es válida. La presión y el volumen en cualquier instante durante el proceso adiabático están relacionados por la ecuación

donde γ = cP /cV se considera constante durante el proceso. Por lo tanto todas las variables termodinámicas cambian durante un proceso adiabático.

En la figura 13.12 se muestra un diagrama PV para una expansión adiabática. Como γ > 1, la curva PV de la expansión adiabática es de mayor pendiente que la de la expansión isotérmica. Al expandirse adiabáticamente el gas, no se transfiere calor hacia el sistema o fuera de él, por lo tanto, de la primera ley de la termodinámica, se ve que ΔU es negativo, por lo tanto ΔT también es negativo. Entonces el gas se enfría (Tf < Ti) durante una expansión adiabática. De manera equivalente, si el gas se comprime adiabáticamente, su temperatura aumenta.

Usando la ecuación PV = nRT, se demuestra que la ecuación 13.14 se puede escribir también en la forma:

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