등 코릭 과정 은 부피가 일정하게 유지되는 열역학적 과정입니다. 이러한 프로세스는 종종 등각 또는 등각이라고도합니다. 일반적으로 열역학적 과정은 일정한 압력에서 발생할 수 있으며이를 등압이라고합니다.

일정한 온도에서 발생하는 경우 등온 과정이라고합니다. 시스템과 환경 사이에 열 교환이 없으면 단열이라고합니다. 반면에 일정한 부피가있을 때 생성 된 과정을 isochoric이라고합니다.

isochoric 프로세스의 경우 이러한 프로세스에서 압력-체적 작업은 0이라고 말할 수 있습니다. 이는 압력에 볼륨 증가를 곱한 결과이기 때문입니다.

또한 열역학적 압력-체적 다이어그램에서 등 코릭 프로세스는 수직 직선 형태로 표시됩니다.

공식 및 계산

열역학의 첫 번째 원리

열역학에서 작업은 다음 식으로 계산됩니다.

W = P ∙ ∆ V

이 표현에서 W는 줄 단위로 측정 된 일이고, P는 평방 미터당 뉴턴 단위로 측정 된 압력이고, ∆ V는 입방 미터 단위로 측정 된 부피의 변화 또는 증가입니다.

마찬가지로, 이른바 열역학의 첫 번째 원리는 다음을 확립합니다.

∆ U = Q-W

이 공식에서 W는 시스템 또는 시스템에서 수행되는 작업이고, Q는 시스템에서 받거나 방출하는 열, ∆ U는 시스템 내부 에너지의 변화입니다. 이번에는 세 가지 크기가 줄 단위로 측정됩니다.

isochoric 프로세스에서는 작업이 null이기 때문에 다음과 같이 밝혀졌습니다.

∆ U = Q _V (이래로 ∆ V = 0, 따라서 W = 0)

즉, 시스템 내부 에너지의 변동은 전적으로 시스템과 환경 간의 열 교환 때문입니다. 이 경우 전달되는 열을 일정 체적 열이라고합니다.

El ciclo ideal Otto

El ciclo de Otto es un caso ideal del ciclo que utilizan las máquinas de gasolina. Sin embargo, su utilización inicial fue en las máquinas que empleaban gas natural u otro tipo de combustibles en estado gaseoso.

En cualquier caso, el ciclo ideal de Otto es un ejemplo interesante de proceso isocórico. Se produce cuando en un automóvil de combustión interna tiene lugar de forma instantánea la combustión de la mezcla de gasolina y aire.

En ese caso, tiene lugar un aumento de la temperatura y de la presión del gas dentro del cilindro, permaneciendo el volumen constante.

Ejemplos prácticos

Primer ejemplo

Dado un gas (ideal) encerrado en un cilindro provisto de un pistón, indique si los siguientes casos son ejemplos de procesos isocóricos.

– Se realiza un trabajo de 500 J sobre el gas.

En este caso no sería un proceso isocórico porque para realizar un trabajo sobre el gas es necesario comprimirlo, y por tanto, alterar su volumen.

– El gas se expande desplazando horizontalmente el pistón.

Nuevamente no sería un proceso isocórico, dado que la expansión del gas implica una variación de su volumen.

– Se fija el pistón del cilindro para que no se pueda desplazar y se enfría el gas.

En esta ocasión sí que se trataría de un proceso isocórico, puesto que no se daría una variación de volumen.

Segundo ejemplo

Determine la variación de energía interna que experimentará un gas contenido en un recipiente con un volumen de 10 L sometido a 1 atm de presión, si su temperatura se eleva desde 34 ºC hasta 60 ºC en un proceso isocórico, conocido su calor específico molar C_v = 2.5· R (siendo R = 8.31 J/mol·K).

Dado que se trata de un proceso a volumen constante, la variación de energía interna únicamente se producirá como consecuencia del calor suministrado al gas. Este se determina con la siguiente fórmula:

Q_v = n ∙ C_v ∙ ∆T

Para poder calcular el calor suministrado, en primer lugar es necesario calcular los moles de gas contenidos en el recipiente. Para ello se hace necesario recurrir a la ecuación de los gases ideales:

P ∙ V = n ∙ R ∙ T

En esta ecuación n es el número de moles, R es una constante cuyo valor es 8,31 J/mol·K, T es la temperatura, P es la presión a la que está sometido el gas medida en atmósferas y T es la temperatura medida en Kelvin.

Se despeja n y se obtiene:

n = R ∙ T / (P ∙ V ) = 0, 39 moles

De modo que:

∆ U = Q_V = n ∙ C_v ∙ ∆T = 0,39 ∙2,5 ∙ 8,31 ∙ 26 = 210,65 J

Referencias

1. Resnik, Halliday & Krane (2002). Física Volumen 1 . Cecsa.
2. Laider, Keith, J. (1993). Oxford University Press, ed. The World of Physical Chemistry .
3. Heat Capacity. (n.d.). In Wikipedia. Recuperado el 28 de marzo, 2018, desde en.wikipedia.org.
4. Latent Heat. (n.d.). In Wikipedia. Recuperado el 28 de marzo, 2018, desde en.wikipedia.org.
5. Isochoric Process. (n.d.). In Wikipedia. Recuperado el 28 de marzo, 2018, desde en.wikipedia.org.