Transformación isobara

Una transformación isobara es aquella que se produce a presión constante (p = cte). Este tipo de transformación ocurre cuando el sistema termodinámico (en este caso un gas ideal) se encuentra en el interior de un recipiente con una pared móvil de tal manera que la presión siempre es la misma.

En esta página emplearemos el criterio de Clausius para enunciar el primer principio:

Donde W es el trabajo realizado por el sistema sobre sus alrededores.

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Consideremos n moles de un gas ideal encerrados en un recipiente una de cuyas paredes es móvil (puede ser un pistón, por ejemplo) como el representado en la figura inferior.

Observa que en la figura anterior hemos colocado un peso sobre la pared móvil. De esta manera se consigue que, cuando se suministre calor al gas, el proceso que experimentará tendrá lugar a presión constante.

Si se le suministra una cierta cantidad de calor, la temperatura del gas aumentará, ya que el calor que absorbe es proporcional a su incremento de temperatura. El calor absorbido por el gas viene dado por:

Donde Cp es la capacidad calorífica molar a presión constante de un gas ideal.

Podemos representar la transformación isóbara en un diagrama p-V:

El trabajo que realiza el gas durante la transformación AB viene dado por:

Observa que el trabajo realizado por el gas es positivo, ya que se expande al pasar del estado A al B.

En el diagrama p – V este trabajo es la zona sombreada en azul; la expresión anterior del trabajo es precisamente el área de dicho rectángulo.

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Una vez calculados el trabajo y el calor intercambiados por el gas ideal en esta transformación isobara podemos utilizar el primer principio de la Termodinámica para determinar la variación de energía interna  que experimenta el gas:

Y utilizando la ecuación de estado de un gas ideal así como la ley de Mayer:

Que es el resultado esperado ya que la energía interna es una función de estado y su variación viene dada siempre por la misma expresión, independientemente de la transformación que experimente el gas.

En la transformación representada en la figura la energía interna del gas aumenta.

Si el gas ideal experimentase una compresión, el calor, trabajo y la variación de energía interna se calcularían con las mismas expresiones deducidas en esta página, y las tres magnitudes serían negativas.

En los siguientes enlaces puedes ver cómo se calcula el trabajo, el calor y la variación de energía interna para las siguientes transformaciones reversibles de un gas ideal:

La página Transformación isobara ha sido originalmente publicada en YouPhysics