Evoluciones Reversibles de Gases Ideales

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Cuando hablamos de evoluciones de gases ideales, todo se resume a esto: tenemos un estado inicial, un estado final, y una evolución reversible (ideal) que une esos dos puntos.

Esa evolución puede ser isobárica ($P$ cte), isocórica ($V$ cte), isotérmica ($T$ cte) o adiabática ($\Delta Q = 0$).
 

💡Lo que nos van a pedir en los ejercicios es que calculemos cómo varían ciertas magnitudes de los procesos que se dan entre esos dos estados: el trabajo ($L$), el calor intercambiado ($Q$), la energía interna ($\Delta U$) (que depende solo del cambio de temperatura), o incluso alguna variable que caracteriza al gas: la presión, la temperatura o el volumen que contiene los gases.


➡️En este video vamos a ver cómo identificar el tipo de evolución, cómo aplicar la primera ley de la termodinámica en cada caso, y qué fórmulas usar para resolver paso a paso los ejercicios clásicos de parciales. ⚠️Spoiler: ¡si tenés dos estados bien definidos, podés sacar todo!😉

No te preocupes si no entendés bien el tema ahora, es suuuper normal!! Después de este video se viene un apunte que te va a ayudar a enteder todo mucho mejor.


Te dejo info importante sobre las fórmulas en la descripción del video,
porque confieso haberlo filmado de madrugada y no fue la mejor idea porque le pifié en unas fórmulas jeje👇

Acerca del video

⚠️ATENCIÓN⚠️ La fórmula de trabajo (L) en evoluciones isotérmicas (T cte) lleva ln (logaritmo natural). Las anoté mal en el pizarrón, perdón!!!🙏

$L = n \cdot R \cdot T \cdot  ln (\frac{Vf} {Vi}) $

$L = pi \cdot Vi \cdot ln (\frac{Vf} {Vi})$ 

$L = pf \cdot Vf \cdot ln (\frac{Vf} {Vi})$   

Las 3 expresiones son equivalentes entre sí, dependiendo los datos que te den vas a usar una o la otra.
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Avatar Magdalena 21 de junio 16:11
holaa, entonces en un grafico de isobárico, como seria si disminuye la temperatura?
Avatar Magdalena 21 de junio 16:13
lo mismo en el isocórico, siempre va a disminuir la T en estos?
Avatar Julieta Profesor 22 de junio 09:39
@Magdalena Bueníiiiisima tu pregunta!! En el gráfico P vs V no podés ver la temperatura. Si es un gas ideal podés calcularla con la ecuación de estado de los gases ideales, ya que tenés dos puntos del gráfico donde conoces la presión y el volumen. Para cada punto podés calcular la temperatura 😉 
Peeero si no se trata de un gas ideal, o si tenés el dato de la variación de energía interna entre esos puntos, también podés plantear la fórmula correspondiente a $\Delta U$ entre esos dos puntos y despejar la temperatura.
Avatar N 17 de octubre 14:49
Hola! Una consulta; las formulas que están en la descripción las uso en vez de la formula que diste para las isotérmicas en el video? O cómo sé en que casos usar cuál fórmula? Gracias!
Avatar Julieta Profesor 18 de octubre 09:03
@N Hola! ¡Exacto! Esas 3 fórmulas son equivalentes y son para evoluciones isotérmicas. Yo en el pizarrón me comí escribir el logaritmo natural, por eso lo agregué ahí. Usas la fórmula que te convenga según los datos. Si tenés los moles usas la primera, si tenés presión y volumen inicial la segunda y si tenés de dato presión y volumen final usas la tercera. 
Avatar MARIA 15 de octubre 17:23
una duda n y m son lo mismo? o dependera de cuando sea un gas y cuando no?


Avatar Julieta Profesor 16 de octubre 14:13
@MARIA Hola! No sé en qué momento aparece m en el video como para entender a qué te estás refiriendo, pero en general, n significa cantidad y se expresa en unidad de mol, mientras que m representa la masa y se expresa en unidades de gramos.
Avatar 3 de noviembre 03:41
hola juli, y las adiabaticas? hay explicacion?
Avatar Julieta Profesor 8 de noviembre 16:30
¡Holis! Para las evoluciones adiabáticas no tenés una fórmula en sí, sino que tenés que hacer un razonamiento extra (ojo, al final te dejo las fórmulas, pero está bueno que entiendas de donde sale.)

Evoluciones adiabáticas (Q = 0). 
ΔU la calculás planteando dos evoluciones para llegar del estado inicial al final (acordate que U es función de estado, a vos sólo te importa calcular la diferencia de energía interna entre el estado inicial y final), de esta forma vas a tomar un punto intermedio y plantear por ej una evolución isotérmica entre los puntos (Vi; Pr i) y (Vf; Pr intermedia); y después una isocórica entre los puntos (Vf, Pr intermedia) y (Vf, Pr f). 

Te queda entonces que ΔU = n cv ΔT.

Y, por el primer principio de la termodinámica, L = - n cv ΔT.

Resumiendo, en evoluciones adiabáticas:
Q = 0
ΔU = n cv ΔT
L = - n cv ΔT
Avatar Agostina 5 de agosto 14:55
Hola juli como estas? Digamos que tengo un gas que se expande que ocurre en la variación de energía interna de una isotermica y en su entropia?
Avatar Julieta Profesor 5 de agosto 19:20
@Agostina ¡Hola Agos! En un gas ideal que se expande de forma isotérmica (a T cte, mirá el 3er gráfico) la energía interna depende únicamente de la temperatura del gas. Como la temperatura no cambia durante la expansión isotérmica, la energía interna del sistema va a permanecer constante. Esto implica que la variación de energía interna (ΔU) durante el proceso será igual a cero.
ΔU = 0
En una expansión la entropía aumenta, pues aumenta al volumen que ocupa ese gas y por lo tanto aumenta el "desorden" del sistema.



Avatar Agostina 8 de agosto 14:18
Gracias juli!
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