f_t_septima_edicion

410 Capítulo 20 Termodinámica
impartida al gas. Esta energía se usa de dos formas: (1) la energía interna AU del gas aumenta
debido a una parte de la energía térmica de entrada, y (2) el gas realiza una cantidad de trabajo
A W sobre el émbolo, que equivale al resto de la energía disponible.
Surgen casos especiales de la primera ley cuando una o más de las tres cantidades — AQ,
AW o AU— no sufren cambios. En estos casos, la primera ley se simplifica de modo considerable.
En las secciones 20.6 a 20.8 consideraremos algunos de estos procesos especiales.
¡ J J Procesos adiabáticos
Suponga que hay un sistema completamente aislado de sus alrededores, de modo que no
puede haber un intercambio de energía térmica Q. Cualquier proceso que ocurra totalmente
dentro, como en una cámara aislada, se denomina proceso adiabático y se dice que el sistema
está rodeado por paredes adiabáticas.
Un proceso adiabático es aquel en el que no hay intercambio de energía térmica
AQ entre un sistema y sus alrededores.
Al aplicar la primera ley a un proceso en el que AQ = 0 se obtiene
AW=—AU Adiabático (20.4)
La ecuación (20.4) nos muestra que en todo proceso adiabático, el trabajo se realiza a costa
de la energía interna. Generalmente, la disminución de energía térmica va acompañada de
un descenso en la temperatura.
Como ejemplo de un proceso adiabático, considere la figura 20.7, donde un émbolo se
eleva por la acción de un gas que se expande. Si las paredes del cilindro se aíslan y la dilatación
ocurre con rapidez, el proceso será aproximadamente adiabático. A medida que el gas
se expande, efectúa trabajo sobre el émbolo, pero pierde energía interna y experimenta una
caída en la temperatura. Si el proceso se invierte forzando al émbolo a descender, entonces
el trabajo se realizará sobre el gas (—AW) y habrá un incremento en la energía interna (AU),
de modo que
-A W= +AU
En este ejemplo la temperatura se elevará.
Otro ejemplo de un proceso adiabático que es útil en el ramo de la refrigeración industrial
es el que se conoce como proceso de estrangulación.
F
Paredes aisladas
Figura 20.7 En un proceso adiabático no hay transferencia de calor y el trabajo se lleva a cabo a costa de
la energía interna.