- Công thức và tính toán
- Nguyên lý đầu tiên của nhiệt động lực học
El ciclo ideal Otto
- Ejemplos prácticos
- Primer ejemplo
- Segundo ejemplo
- Referencias
El ciclo ideal OttoMột quá trình đẳng tích là bất kỳ quá trình nhiệt động lực học, trong đó khối lượng vẫn không đổi. Các quá trình này thường còn được gọi là đẳng áp hoặc đẳng số. Nói chung, quá trình nhiệt động có thể xảy ra ở áp suất không đổi và khi đó được gọi là đẳng áp.
Khi nó xảy ra ở nhiệt độ không đổi, trong trường hợp đó nó được cho là một quá trình đẳng nhiệt. Nếu không có sự trao đổi nhiệt giữa hệ và môi trường thì gọi là đoạn nhiệt. Mặt khác, khi có một khối lượng không đổi, quá trình sinh ra được gọi là đẳng tích.
Trong trường hợp của quá trình đẳng tích, có thể nói rằng trong các quá trình này, công của áp suất-thể tích bằng không, vì điều này là kết quả của việc nhân áp suất với sự gia tăng thể tích.
Hơn nữa, trong biểu đồ thể tích áp suất nhiệt động lực học, các quá trình đẳng tích được biểu diễn dưới dạng một đường thẳng thẳng đứng.
Công thức và tính toán
Nguyên lý đầu tiên của nhiệt động lực học
Trong nhiệt động lực học, công được tính theo biểu thức sau:
W = P ∙ ∆ V
Trong biểu thức này, W là công được đo bằng Joules, P là áp suất được đo bằng Newton trên mét vuông, và ∆ V là sự thay đổi hoặc tăng thể tích đo bằng mét khối.
Tương tự, cái gọi là nguyên lý đầu tiên của nhiệt động lực học thiết lập rằng:
∆ U = Q - W
Trong công thức này, W là công được thực hiện bởi hệ thống hoặc trên hệ thống, Q là nhiệt lượng mà hệ thống nhận hoặc tỏa ra và ∆ U là sự thay đổi nội năng của hệ thống. Lần này ba độ lớn được đo bằng Joules.
Vì trong một quá trình đẳng tích, công việc là rỗng, nên nó chỉ ra rằng:
∆ U = Q V (do, ∆ V = 0, và do đó W = 0)
Nói cách khác, sự biến thiên nội năng của hệ chỉ là do sự trao đổi nhiệt giữa hệ và môi trường. Trong trường hợp này, nhiệt lượng truyền đi được gọi là nhiệt lượng không đổi.
Original text
 encerrado en un recipiente cerrado cuyo volumen no se puede alterar por ningún medio al que se le suministra calor. Supóngase el caso de un gas encerrado en una botella.</p>
<p>Al transferirle calor al gas, como ya se ha explicado, acabará redundando en un incremento o aumento de su energía interna.</p>
<p>El proceso inverso sería el de un gas encerrado en un recipiente cuyo volumen no se puede modificar. Si el gas se enfría y cede calor al ambiente, entonces se reduciría la presión del gas y el valor de la energía interna del gas disminuiría.</p>
<a id=)
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 Cv = 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:
Qv = n ∙ Cv ∙ ∆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 = QV = n ∙ Cv ∙ ∆T = 0,39 ∙2,5 ∙ 8,31 ∙ 26 = 210,65 J
Referencias
- Resnik, Halliday & Krane (2002). Física Volumen 1 . Cecsa.
- Laider, Keith, J. (1993). Oxford University Press, ed. The World of Physical Chemistry .
- Heat Capacity. (n.d.). In Wikipedia. Recuperado el 28 de marzo, 2018, desde en.wikipedia.org.
- Latent Heat. (n.d.). In Wikipedia. Recuperado el 28 de marzo, 2018, desde en.wikipedia.org.
- Isochoric Process. (n.d.). In Wikipedia. Recuperado el 28 de marzo, 2018, desde en.wikipedia.org.