Las transformaciones termodinámicas vienen caracterizadas por los estado inicial y final, y por el camino seguido por el sistema al experimentar el cambio de estado (trayectoria termodinámica).
En función de las trayectoria seguidas por los sistemas durante el cambio de estado se distinguen transformaciones isotérmicas, isobaras, isosteras, etc., según se mantengan la temperatura, la presión, el volumen, etc., constante a lo largo de estas.
En ocasiones puede prescindirse de los sucesivos estados intermedios que atraviesa el sistema desde el estado inicial hasta el estado final; es decir, de la trayectoria. Por ejemplo, cuando queramos calcular el valor de la variación que experimentan las propiedades del sistema.
No obstante no podremos desprendernos de la trayectoria en aquellos parámetros que no son variables del sistema; como ocurre con el calor y el trabajo puestos en juego en una determinada transformación. En tales casos será necesario conocer la trayectoria seguida por el sistema a los largo del cambio.
Procesos casiestáticos y no estáticos.
Un proceso termodinámico se denomina de equilibrio o casiestático cuando el sistema pasa desde el estado inicial al estado final por sucesivos estados de equilibrio (a través de infinitos estados de equilibrio). En este caso se dice que el proceso es no estático.
Dicho de otra forma, en un proceso casiestáticos las propiedades del sistema que experimentan modificación varían de un modo infinitamente lento. Así el sistema siempre se encuentra en estado de equilibrio.
Imaginemos un gas encerrado en un cilindro provisto de un émbolo vertical, el gas ejercerá una presión interior pi sobre el émbolo. Exteriormente aplicamos una presión pe, la cual será mayor que la interior. El gas irá, poco a poco, comprimiéndose hasta que ambas presiones se igualen. El proceso será no estático, ya que como consecuencia de la mayor presión exterior el equilibrio a lo largo del proceso es es vulnerado.
Para imaginar el mismo proceso por vía casiestática, volvamos al estado inicial y supongamos que ambas presiones son iguales, y que por tanto existe equilibrio y no se verifica ningún proceso. Si procedemos a aumentar la presión exterior median saltos infinitesimales, es decir, muy poco a poco, tan poco como queramos, se produce una compresión del gas infinitamente pequeña, y podemos suponer mediante una aproximación que el equilibrio subsiste. Este proceso puede alcanzar el estado final atravesando sucesivos estados de equilibrio.
Los procesos casi estáticos, aquellos que pasan de un estado inicial a otro final atravesando infinitos estados de equilibrio, son irreales, y nunca se darían, pues se necesitaría de un tiempo infinito. Así que en la realidad los procesos que tienen lugar reiteradamente son los no estáticos.
La razón de considerar estos procesos casiestáticos radica en que mediante su estudio podemos obtener las leyes límites de la Termodinámica, que nos permiten establecer comparativos. Además son estos procesos los únicos que podemos representar en los diagramas termodinámicos.
Los procesos no estáticos no son representables en diagramas, ya que debido a que no poseen un estado de equilibrio, sus propiedades no poseen un valor único. No obstante, su representación se realizará mediante líneas de trazos que carecen de significado, y solo indican el paso del sistema desde el estado inicial al final.
Procesos cíclicos.
Un sistema termodinámico describe un proceso cíclico (o un ciclo) cuando experimenta un proceso tal, que el estado inicial y final son el mismo. Por tanto, según esta definición, la variación de las propiedades de estado del sistema a lo largo del ciclo es nula.
Estos ciclos están presentes en nuestra vida cotidiana. Los ciclos importantes de la Termodinámica Técnica y que sostiene nuestro bienestar y forma de vida son, los ciclos de Carnot (máquinas térmicas y frigoríficas), Ciclo de Rankine (generación de electricidad), ciclo de Otto (o ciclo de gasolina), ciclo Diesel, etc.
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