Tipi di processi termodinamici

Lo stato termodinamico di un sistema è caratterizzato da alcuni parametri come pressione, volume e temperatura. La variazione di uno o più di questi parametri porta alla variazione dello stato del sistema che viene indicata come processo termodinamico.

Per poter esaminare i processi termodinamici si possono fare delle ipotesi che consentono di analizzare un dato sistema descrivendo i processi termodinamici come processi ideali ovvero processi in cui una o più proprietà vengono mantenute costanti.

In tabella vengono riportati i tipi di processi termodinamici e la grandezza che viene mantenuta costante:

Tipo di processo Proprietà che vengono mantenute costanti
Adiabatico Energia termica
Isoentalpico Entalpia
Isoentropico Entropia, energia termica, equilibrio
Isobaro Pressione
Isocoro Volume
Isotermo Temperatura
Politropico PVn = C
Reversibile Entropia, equilibrio

Processo adiabatico

In un processo adiabatico non vi è scambio di calore e di materia con l’ambiente esterno e l’energia viene trasferita dal sistema all’ambiente solo sotto forma di lavoro.

Il processo adiabatico è frequentemente una semplificazione di processi che avvengono in modo così rapido in cui si può assumere che il trasferimento di calore dal sistema all’ambiente o viceversa possa essere considerato pari a zero. Un esempio di processo adiabatico è la compressione o l’espansione di un gas all’interno di un cilindro di un motore che, nonostante i cilindri non siano isolati, avvenendo in modo repentino, l’energia trasferita all’ambiente circostante può essere considerata trascurabile.

Per un processo adiabatico reversibile vale l’equazione pVγ = costante essendo γ il rapporto tra il calore specifico a pressione costante e il calore specifico a volume costante.

Processo isoentalpico

In un processo isoentalpico non vi è variazione di entalpia ovvero la trasformazione avviene in assenza di scambi termici con l’esterno e senza che vi sia lavoro di volume. Si differenzia dal processo adiabatico in quanto quest’ultimo avviene in presenza di lavoro di volume e la temperatura finale è diversa da quella iniziale. In un processo isoentalpico avviene una trasformazione spontanea con aumento di entropia e, se il gas, si comporta da gas ideale la temperatura rimane costante.

Processo isoentropico

In un processo isoentropico non vi è variazione di entropia; in un tale tipo di processo non vi è scambio di calore e di materia con l’ambiente esterno che pertanto è un processo adiabatico reversibile.

Processo isobaro

In un processo isobaro non vi è variazione di pressione ed è abitualmente ottenuto con aumento o diminuzione di volume in modo che non si verifichi un aumento o una diminuzione di calore a seguito di un trasferimento di calore. In un processo isobaro si hanno variazioni di energia interna e il lavoro fatto può essere calcolato dall’equazione W = pΔV.

Poiché la pressione è positiva la variazione di volume può essere positiva ovvero il sistema si espande e compie lavoro o negativa e si verifica una compressione ed è l’ambiente che compie lavoro sul sistema.

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Author: Chimicamo

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