Page 431 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada

412 Capítulo 20 Termodinámica

A Q

>1
+ L \U .
AW=0

Proceso isocórico

Figura 20.9 En un proceso isocórico, el volumen del sistema (agua y vapor) permanece constante.

Proceso isotérmico

Es posible que la presión y el volumen de un gas varíen sin que cambie la temperatura. En el
capítulo 19 estudiamos la ley de Boyle para describir cambios de volumen y presión durante
dichos procesos. Un gas puede comprimirse en un cilindro de forma tan lenta que práctica­
mente permanece en equilibrio térmico con sus alrededores. La presión aumenta a medida
que el volumen disminuye, pero la temperatura es prácticamente constante.

Un proceso isotérmico es aquel en el que la temperatura del sistema perma­
nece constante.

Si no hay cambio de fase, una temperatura constante indica que no hay cambio en la energía
interna del sistema. Al aplicar la primera ley a un proceso en el que A U = 0 se obtiene

A Q = A W Isotérmico (20.6)
Por tanto, en un proceso isotérmico toda la energía absorbida por un sistema se convierte en
trabajo de salida.

¡ y Segunda Sey de la termodinámica

Cuando nos frotamos las manos vigorosamente, el trabajo hecho contra la fricción incrementa
la energía interna y ocasiona una elevación de temperatura. El aire de los alrededores consti­
tuye un gran depósito a una temperatura más baja, y la energía térmica se transfiere al aire sin
que éste cambie su temperatura de manera considerable. Cuando dejamos de frotarnos, nues­
tras manos vuelven a su estado original. De acuerdo con la primera ley de la termodinámica,
la energía mecánica se ha transformado en calor con una eficiencia de 100%.
AW = A Q
Este tipo de transformación puede continuar indefinidamente en tanto se suministre trabajo.
Consideremos ahora el proceso inverso. ¿Es posible convertir la energía térmica en tra­
bajo con una eficiencia de 100%? En el ejemplo anterior, ¿es posible capturar todo el calor
transferido al aire y hacerlo volver a nuestras manos, provocando que ellas se froten inde­
finidamente en forma espontánea? En un día de frío invernal, este proceso favorecería a los
cazadores de manos frías. Por desgracia, tal proceso no puede ocurrir, aun cuando no infrinja
la primera ley. Tampoco es posible recuperar todo el calor perdido al frenar un automóvil con
el propósito de que las ruedas empiecen a girar de nuevo.