Los procesos isotérmicos y adiabáticos se utilizan en termodinámica para explicar el comportamiento de un proceso termodinámico y su relación con las variaciones de temperatura. Es necesario comprender la distinción entre reacciones isotérmicas y adiabáticas para comprender su uso industrial real. Ambos procesos se mencionan más en termodinámica. Ambos procesos son opuestos.
Adiabático vs Isotérmico
La principal distinción entre procesos adiabáticos e isotérmicos es que los procesos adiabáticos tienen lugar a diferentes temperaturas, mientras que los procesos isotérmicos tienen lugar a una temperatura constante. La diferencia más significativa entre las dos partes del proceso es que el proceso adiabático no incluye el transporte de calor hacia o desde el líquido. Por otro lado, en el proceso isotérmico se transfiere calor al ambiente para mantener una temperatura constante.
El proceso adiabático ocurre cuando no hay transferencia de calor entre dicho sistema y su entorno. Para evitar la transmisión de calor no deseada, se debe ajustar la temperatura del sistema. Este proceso adiabático puede ser reversible o irreversible.
Un proceso isotérmico ocurre a una temperatura fija, pero se pueden alterar otros parámetros del sistema. Es un fenómeno termodinámico en el que las temperaturas de un sistema no cambian con el tiempo. El calor se transfiere dentro y fuera del sistema con relativa lentitud para mantener el equilibrio térmico. El proceso isotérmico consiste en cambiar un material, artículo o incluso un sistema a una temperatura constante.
Tabla de comparación entre procesos adiabáticos e isotérmicos
| PARÁMETROS | PROCESO ADIABÁTICO | PROCESO ISOTÉRMICO |
| Presión | A un volumen dado, la presión es menor. | A un volumen dado, la presión es mayor. |
| Transferencia de calor | No se produce transferencia de calor. | Se produce transferencia de calor. |
| Temperatura | Las variaciones internas del sistema provocan cambios de temperatura. | La temperatura permanece constante. |
| Entalpía | Cambios de entalpía dentro del proceso. | La entalpía permanece constante. |
| Rápido. | Lento. | |
| Ejemplo | Expansión de gas en un recipiente al vacío. | Formación de hielo a partir del agua. |
¿Qué es adiabático?
Un proceso adiabático es un proceso termodinámico que ocurre cuando no hay transferencia de calor entre un sistema y su entorno. En este caso, no se transporta ni calor ni energía hacia dentro o fuera del sistema. Como resultado, el esfuerzo es el único método para transferir energía entre un cuerpo y su entorno en un proceso adiabático. Podría ser irreversible o reversible.
Los ajustes de un pistón, como ocurre con el pistón de un motor de gasolina, son un ejemplo en el que los procesos adiabáticos son relevantes. El gas se contraerá a medida que aumente la presión del pistón. La descompresión hace que el gas se expanda nuevamente, provocando que el pistón se mueva. De esto se encargan los mecanismos adiabáticos.
La expansión adiabática es el comportamiento idealizado de un sistema en el que la temperatura continúa aumentando, pero la presión permanece constante. Se refiere a un sistema sellado en general.
La mayor energía interna del flujo de aire en el sistema es igual al trabajo exterior realizado. En este caso, el calor de la atmósfera circundante no se elimina ni se añade al aire del sistema. La presión de operación tiende a exceder el volumen a medida que aumenta la temperatura.
Al realizar la operación rápidamente, se puede mantener un proceso adiabático. Por ejemplo, si comprimimos rápidamente un gas en cilindros, el sistema no tendrá tiempo suficiente para transmitir energía térmica al entorno. El trabajo del sistema modifica la energía interna del sistema en procesos adiabáticos.
¿Qué es Isotérmico?
Un proceso isotérmico es aquel en el que la temperatura se mantiene constante a pesar de los cambios de presión y volumen. La ley de los gases de Boyle en termodinámica conecta la presión, la temperatura y el volumen. Si uno permanece inalterado, los demás se alterarán en proporción a él. Siempre que la presión y el volumen del gas son inversamente proporcionales, la temperatura del gas permanece constante.
El calor debe entrar o reubicarse fuera del sistema para mantener constante la temperatura del sistema.
Por ejemplo, cuando un material, como el agua, alcanza su punto de fusión o ebullición, la presión y la temperatura permanecen constantes a pesar de los cambios de fase, volumen y energía térmica.
El motor de Carnot es una importante utilización de fabricación del proceso isotérmico. Para mantener estable la temperatura del sistema, se debe trabajar aquí en los sistemas o por los sistemas en el medio ambiente; trabajar sobre los gases aumenta la energía, lo que eleva la temperatura.
Sin embargo, si la temperatura aumenta por encima del punto de ajuste, el sistema comienza a funcionar en el ambiente. Sin embargo, cuando la temperatura del sistema baja, la energía se libera en forma de calor al medio ambiente.
Diferencia principal entre adiabático e isotérmico
- En un sistema adiabático, las temperaturas de un gas disminuyen a medida que se expande, mientras que en un sistema isotérmico, la temperatura permanece constante a medida que el gas se expande.
- En un sistema adiabático, la presión es inversamente proporcional al volumen, mientras que en un sistema isotérmico es inversamente proporcional.
- En un sistema adiabático el calor no varía, pero sí en un sistema isotérmico.
- En un proceso adiabático, la energía interna cambia, provocando expansión, pero en un proceso isotérmico, la expansión se produce por absorción de calor del ambiente.
- Un sistema de proceso adiabático está térmicamente separado de su entorno. Requiere un sistema aislado, mientras que un sistema de proceso isotérmico no está aislado térmicamente de su entorno y, por lo tanto, requiere un sistema abierto o cerrado.
- El trabajo realizado en un proceso adiabático se debe a cambios en la energía interna, mientras que el trabajo realizado en un proceso isotérmico se debe al contenido calorífico neto del sistema.
- Un sistema adiabático se comprime agregando calor a la energía interna del sistema, mientras que un sistema isotérmico se comprime perdiendo calor al medio ambiente.
Conclusión
El proceso adiabático requiere dos condiciones importantes:
- El sistema debe estar aislado de su entorno; y
- El proceso debe ocurrir lo suficientemente rápido como para permitir suficiente tiempo para transferir calor.
En general, el proceso isotérmico puede funcionar bajo dos condiciones:
- Esto ocurre cuando la temperatura circundante (T) es menor que la temperatura del sistema (TS), es decir, T < TS, y no se mantiene ningún equilibrio térmico.
- Esto ocurre cuando la temperatura exterior es superior incluso a las temperaturas del sistema y no se mantiene el equilibrio térmico.
Los procesos adiabáticos e isotérmicos involucran presión, temperatura y volumen. Todos ellos también están bastante atraídos por los gases. En las atmósferas planetarias, ambos tipos de procesos son cruciales.
Referencia
- https://aapt.scitation.org/doi/pdf/10.1119/1.2344391
- https://link.springer.com/article/10.1007/s11005-005-4838-1
- https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2014/rp/c4rp00008k
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