Diferencia entre adiabático, isotérmico e isobárico.

¿Qué es adiabático?

Un sistema o proceso adiabático es aquel en el que no hay cambio neto en la energía térmica. Los procesos adiabáticos están relacionados con la Primera Ley de la Termodinámica. Esta ley establece que cuando se introduce energía térmica en un sistema, cambiará la energía interna del sistema o realizará trabajo. Esto se relaciona con la ley de conservación de la energía que establece que la materia y la energía no pueden crearse ni destruirse. En el contexto de la termodinámica, la energía térmica en un sistema tiene que hacer algo. Cambiará la energía interna del sistema, hará trabajo o alguna combinación de los dos. Él no puede desaparecer.

En un sistema adiabático, la presión, el volumen y la temperatura cambiarán de tal manera que la energía térmica permanezca constante. Los procesos adiabáticos son más evidentes en los gases. El calentamiento adiabático en un gas aumentará la temperatura a medida que aumenta la presión sobre el gas. Si se reduce la presión sobre el gas, esto hará que la temperatura baje, lo que resultará en un enfriamiento adiabático. Con el calentamiento adiabático, un gas se comprimirá y, por lo tanto, el entorno realizará un trabajo sobre el gas. Si ocurre un enfriamiento adiabático, el gas se expandirá y el gas trabajará en el medio ambiente.

Un ejemplo donde los procesos adiabáticos son importantes es en el contexto de un pistón, como un pistón en un motor diesel. A medida que aumenta la presión del pistón, el gas se contrae. Con la descompresión, el gas se expandirá nuevamente, moviendo el pistón. Esto se rige por procesos adiabáticos.

Los procesos adiabáticos son importantes en meteorología. Si un paquete de aire sube, la presión sobre la paleta de aire disminuirá y esto disminuirá la temperatura del aire debido al enfriamiento adiabático. Por otro lado, si una masa de aire es empujada contra el suelo, aumentará la presión sobre la masa de aire, calentándola. Debido a que la presión del aire disminuye con la altura, la temperatura disminuirá con la altura en la atmósfera. La tasa a la que la temperatura disminuye con el aumento de la altitud se denomina tasa de variación adiabática.

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¿Qué es Isotérmico?

Un proceso isotérmico es aquel en el que la temperatura permanece constante aunque cambien la presión y el volumen. En termodinámica, la ley de los gases de Boyle relaciona la presión, la temperatura y el volumen. Si uno se mantiene constante, los otros cambiarán en proporción entre sí. Si la temperatura del gas se mantiene constante, la presión y el volumen del gas serán inversamente proporcionales.

Un ejemplo de un proceso isotérmico es un cambio de fase. Cuando una sustancia, como el agua, alcanza su punto de fusión o de ebullición, la presión y la temperatura permanecerán constantes a medida que cambien la fase, el volumen y la energía térmica.

Los procesos isotérmicos son la base de los motores térmicos utilizados en plantas de energía eléctrica, automóviles, aviones, cohetes y otras máquinas importantes para la civilización moderna. Los procesos isotérmicos también son importantes en biología, geología, ciencias espaciales, ciencias planetarias y muchos otros campos.

¿Qué es Isebaric?

En un proceso isobárico, la presión en un sistema permanece constante. En condiciones isobáricas, el volumen y la temperatura están directamente relacionados. Si la temperatura aumenta, también lo hace el volumen. Esto se puede demostrar colocando un globo en un congelador. La presión dentro y fuera del globo permanecerá constante, pero el tamaño del globo comenzará a encogerse a medida que se enfría.

Otro ejemplo es un pistón con peso movido por gas calentado en un cilindro. A medida que el gas se calienta, la temperatura del gas aumenta y el gas se expande, empujando el pistón. Si el pistón estuviera fijo y no pudiera moverse, la presión en el gas aumentaría en lugar de expandirse y el sistema no sería isobárico.

Los procesos isobáricos son importantes en la construcción de máquinas térmicas, ya que algunas máquinas térmicas se basan en procesos isobáricos para convertir la energía térmica en energía mecánica.

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Similitudes entre adiabático vs isotérmico vs isobárico

Los procesos adiabáticos, isotérmicos e isobáricos involucran presión, temperatura y volumen. Todos ellos también se muestran bien con gas. Los tres tipos de procesos también son relevantes en las atmósferas planetarias.

Diferencias entre adiabático vs. isotérmico vs. isobárico

Aunque estos procesos tienen similitudes, también tienen importantes diferencias. Estos incluyen lo siguiente.

  • La temperatura del gas disminuirá a medida que el gas se expande en un sistema adiabático, pero la temperatura permanecerá constante a medida que el gas se expanda en un sistema isotérmico y aumentará a medida que el gas se expanda en un sistema isobárico.
  • En un sistema adiabático o isotérmico, el volumen de gas es inversamente proporcional a la temperatura, pero en un sistema isobárico es directamente proporcional a la temperatura.
  • La presión del gas es inversamente proporcional al volumen en un sistema isotérmico, pero no cambia en un sistema isobárico, y la presión sobre un gas es inversamente proporcional al volumen en un sistema adiabático.
  • El calor no cambia en un sistema adiabático, pero sí en un sistema isotérmico o isobárico.

Adiabático vs. isotérmico vs. isobárico

Resumen

En un sistema adiabático, no hay cambio neto en el calor. Cuando un gas se expande, la temperatura bajará, provocando un enfriamiento adiabático. Si se comprime un gas, la temperatura aumentará y se producirá un calentamiento adiabático. Los procesos adiabáticos son importantes en la ciencia atmosférica. En un proceso isotérmico, la temperatura es constante y la presión y el volumen están inversamente relacionados. Un ejemplo de un proceso isotérmico es un cambio de fase. Durante el cambio de fase, la temperatura de una sustancia no cambiará aunque cambien su calor y volumen. En un sistema isobárico, la presión permanece constante y el volumen aumenta o disminuye con la temperatura. Si se coloca un volumen de gas en un congelador, por ejemplo, el volumen del gas disminuirá ya que la presión es constante y su temperatura está cayendo.

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