Transformación Isotermica

  • Transformación isoterma

En una transformación isoterma la temperatura del sistema permanece constante; para ello es necesario que el sistema se encuentre en contacto con un foco térmico que se define como una sustancia capaz de absorber o ceder calor sin modificar su temperatura.

Supongamos que un gas ideal absorbe calor de un foco térmico que se encuentra a una temperatura To y como consecuencia, se expande desde un estado inicial A a uno final B.

  

Expansión isoterma de un gas ideal en contacto con un foco. Representación en un diagrama p-V: la presión disminuye y el volumen aumenta.

El proceso es isotermo por mantenerse el gas en contacto con el foco (TA=TB=T0), por lo que, la variación de energía interna será nula:

Calculamos el trabajo, sustituyendo el valor de la presión en función del volumen y de la temperatura, según la ecuación de estado del gas ideal:

Integrando, obtenemos la expresión para el trabajo realizado por el gas en una transformación isoterma a T0:

Este trabajo es positivo cuando el gas se expande (VB>VA) y negativo cuando el gas se comprime (VA>VB).

Aplicamos el Primer Principio para calcular el calor intercambiado:

Es decir, todo el calor absorbido se transforma en trabajo, ya que la variación de energía interna es nula.

En el proceso inverso tanto el calor como el trabajo son negativos: el gas sufre una compresión y cede calor al foco.

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