PROCESO ISOTÉRMICO Y ADIABÁTICO PROCESO ADIABATICO En termodinámica termodinámica se se designa como proceso adiabático a a!"# en e# c!a# e# sistema $genera#mente% !n &!ido &!ido !e !e rea#i'a !n traba(o traba(o)) no intercambia ca#or ca#or con con s! entorno* +n proceso adiabático !e es además re,ersib#e re,ersib#e se conoce como proceso isentr-pico* isentr-pico * E# e.tremo op!esto% en e# !e tiene #!gar #a má.ima trans/erencia de ca#or% ca!sando !e #a temperat!ra temperat!ra permane'ca permane'ca constante% se denomina como proceso isot"rmico* isot"rmico*
E# t"rmino adiabático 0ace re/erencia a e#ementos !e impiden #a trans/erencia de ca#or con e# entorno* +na pared ais#ada se apro.ima bastante a !n #1mite adiabático* Otro e(emp#o es #a temperat!ra adiabática de ##ama% !e es #a temperat!ra !e podr1a a#can'ar !na ##ama si no 0!biera p"rdida de ca#or 0acia e# entorno* En c#imati'aci-n #os pr procesos ocesos de 0!mectaci-n $aporte de ,apor de ag!a) ag!a) son adiabáticos% p!esto !e no 0a2 trans/erencia trans/erencia de ca#or% a pesar !e se consiga ,ariar #a temperat!ra de# aire 2 s! 0!medad re#ati,a* E# ca#entamiento 2 en/riamiento adiabático son procesos !e com3nmente oc!rren debido a# cambio en #a presi-n presi-n de de !n gas gas** Esto p!ede ser c!anti4cado !sando #a #e2 de #os gases idea#es* idea#es * E.isten% tres re#aciones re#aciones en e# en/riamiento adiabático de# aire aire55 6* 7a re#aci-n re#aci-n ambiente de #a atm-s/era% !e es #a proporci-n a #a !e e# aire se en/r1a a medida !e se gana a#tit!d* 8* 7a tasa seca seca adiabática% adiabática% es de de !nos 96: 96: por cada cada 6;; metros metros de de s!bida* <* 7a tasa 03meda 03meda adiabática% es de !n 9;%= : 9 ;%<> por cada 6;; metros de s!bida* 7a primera re#aci-n se !sa para describir #a temperat!ra de# aire circ!ndante a tra,"s de# c!a# está pasando e# aire ascendente* 7a seg!nda 2 tercera proporci-n son #as re/erencias para !na masa de aire !e está ascendiendo en #a atm-s/era* 7a tasa seca adiabática se ap#ica a aire !e está por deba(o de# p!nto de roc1o% roc1o % por e(emp#o si no está sat!rado de ,apor de ag!a ag!a%% mientras !e #a tasa 03meda adiabática se ap#ica a aire !e 0a a#can'ado s! p!nto de roc1o* E# en/riamiento adiabático es !na ca!sa com3n de #a /ormaci-n de n!bes n!bes** E# en/riamiento adiabático no tiene por !" in,o#!crar a !n &!ido* +na t"cnica !sada para a#can'ar m!2 ba(as temperat!ras $mi#"simas o mi##on"simas de
grado sobre e# cero abso#!to) es #a des magneti'aci-n adiabática% donde e# cambio en !n campo magn"tico en !n materia# magn"tico es !sado para conseg!ir !n en/riamiento adiabático* Procesos Isot"rmico
Se denomina proceso isot"rmico o proceso isotermo a# cambio de temperat!ra re,ersib#e en !n sistema termodinámico% siendo dic0o cambio de temperat!ra constante en todo e# sistema* 7a compresi-n o e.pansi-n de !n gas idea# en contacto permanente con !n termostato es !n e(emp#o de proceso isotermo% 2 p!ede ##e,arse a cabo co#ocando e# gas en contacto t"rmico con otro sistema de capacidad ca#or14ca m!2 grande 2 a #a misma temperat!ra !e e# gas? este otro sistema se conoce como /oco ca#iente* De esta manera% e# ca#or se trans4ere m!2 #entamente% permitiendo !e e# gas se e.panda rea#i'ando traba(o* Como #a energ1a interna de !n gas idea# s-#o depende de #a temperat!ra 2 "sta permanece constante en #a e.pansi-n isoterma% e# ca#or tomado de# /oco es ig!a# a# traba(o rea#i'ado por e# gas5 @ * +na c!r,a isoterma es !na #1nea !e sobre !n diagrama representa #os ,a#ores s!cesi,os de #as di,ersas ,ariab#es de !n sistema en !n proceso isotermo* 7as isotermas de !n gas idea# en !n diagrama P9% ##amadodiagrama de C#ape2ron% son 0ip"rbo#as e!i#áteras% c!2a ec!aci-n es P constante*
Ecuación de Bernoulli Barbol Julio 2003
1 Formulación de la ecuación La ecuación de Bernoulli describe el comportamiento de un fluído bajo condiciones variantes y tiene la forma siguiente:
(1)
2 Parámetros En la ecuación de Bernoulli intervienen los parámetros siguientes: •
: Es la presión estática a la ue está sometido el fluído! debida a las mol"culas ue lo rodean
•
: #ensidad del fluído$
•
: %elocidad de flujo del fluído$
•
: %alor de la aceleración de la gravedad (
•
: 'ltura sobre un nivel de referencia$
en la superficie de la &ierra)$
3 Aplicabilidad Esta ecuación se aplica en la dinámica de fluídos$ n fluído se caracteria por carecer de elasticidad de forma! es decir! adopta la forma del recipiente ue la contiene! esto se debe a ue las mol"culas de los fluídos no están rígidamente unidas! como en el caso de los sólidos$ *luídos son tanto gases como líuidos$ +ara llegar a la ecuación de Bernoulli se ,an de ,acer ciertas suposiciones ue nos limitan el nivel de aplicabilidad: •
El fluído se mueve en un r"gimen estacionario! o sea! la velocidad del flujo en un punto no varía con el tiempo$
•
-e desprecia la viscosidad del fluído (ue es una fuera de roamiento interna)$
•
-e considera ue el líuido está bajo la acción del campo gravitatorio .nicamente$
4 Efecto Bernoulli El efecto Bernoulli es una consecuencia directa ue surge a partir de la ecuación de Bernoulli: en el caso de ue el fluído fluja en ,oriontal un aumento de la velocidad del flujo implica ue la presión estática decrecerá$ n ejemplo práctico es el caso de las alas de un avión! ue están dise/adas para ue el aire ue pasa por encima del ala fluya más velomente ue el aire ue pasa por debajo del ala! por lo ue la presión estática es mayor en la parte inferior y el avión se levanta$
5 ubo de !enturi El caudal (o gasto) se define como el producto de la sección por la ue fluye el fluído y la velocidad a la ue fluye$ En dinámica de fluídos e0iste una ecuación de continuidad ue nos garantia ue en ausencia de manantiales o sumideros! este caudal es constante$ omo implicación directa de esta continuidad del caudal y la ecuación de Bernoulli tenemos un tubo de %enturi$ n tubo de %enturi es una cavidad de sección parte se estrec,a! teniendo a,ora una sección entonces tenemos ue
$ +or tanto:
por la ue fluye un fluído y ue en una $ omo el caudal se conserva
(2)
-i el tubo es ,oriontal entonces
! y con la condición anterior de las velocidades
vemos ue! necesariamente! $ Es decir! un estrec,amiento en un tubo ,oriontal implica ue la presión estática del líuido disminuye en el estrec,amiento$
" Bre#e $istoria de la ecuación Los efectos ue se derivan a partir de la ecuación de Bernoulli eran conocidos por los e0perimentales antes de ue #aniel Bernoulli formulase su ecuación! de ,ec,o! el reto estaba en encontrar la ley ue diese cuenta de todos esto acontecimientos$ En su obra Hydrodynamica encontró la ley ue e0plicaba los fenómenos a partir de la conservación de la energía (,ay ue ,acer notar la similitud entre la forma de la ley de Bernoulli y la conservación de la energía)$ +osteriormente Euler dedujo la ecuación para un líuido sin viscosidad con toda generalidad (con la .nica suposición de ue la viscosidad era despreciable)! de la ue surge naturalmente la ecuación de Bernoulli cuando se considera el caso estacionario sometido al campo gravitatorio$
Aplicaciones en sifones tubos de Venturi placas de oricios