Transformación isovolumétrica (isocórica) – Física

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La transformación isovolumétrica, isocórica o isométrica, es aquella en la que el volumen del gas permanece constante. En cuanto a temperatura y presión, en este caso, consulte la Figura 1 a continuación.

Figura 1: Aumento de presión y temperatura en un gas perfecto. El volumen permanece constante.

En el estado 1, tenemos un recipiente de paredes rígidas, con un gas perfecto a una determinada temperatura (termómetro en la figura) y dos pesos en el pistón. Si una llama calienta el gas dentro del recipiente en este estado, las moléculas se agitan más debido al aumento de su energía cinética. Para mantener el volumen constante, es necesario aumentar los pesos en el pistón, a fin de contener el aumento de presión sobre él que las moléculas hacen en la mayor agitación. Tenga en cuenta que en el estado 2 tenemos el mismo recipiente que en el estado 1, pero ahora con una temperatura más alta y dos pesos más. El volumen sigue siendo el mismo.

Para este experimento notamos que cuando el volumen es constante la presión es proporcional a la temperatura, porque la temperatura aumenta su valor y la presión también. Este hecho puede demostrarse matemáticamente por Ecuación del gas perfecto de Clapeyron, dada a continuación

donde R es la constante universal para gases perfectos o constante de Clapeyron, cuyo valor en condiciones normales de temperatura y presión (CNTP) es R = 0.082 atm.L / mol.K.

Si, además de R, on (número de moles) y V (volumen) son constantes en el experimento, obtenemos:

demostrando que la presión es directamente proporcional a la temperatura, con:

Este es el famoso Charles Law, expresado de la siguiente manera:

«Para una masa dada de gas perfecto, mantenido a un volumen constante, la presión es directamente proporcional a la temperatura absoluta».

En el gráfico de temperatura x presión (T xp), notamos este fenómeno por la línea:

En el gráfico de volumen x presión (V xp), la presión aumenta, pero el volumen permanece constante en los estados 1 y 2, donde V1 = Vdos. Se observa de este hecho que el trabajo en una transformación isocórica es nulo, porque:

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