FQ-Engel

28 CAPÍTULO 2 Calor, trabajo, energía interna, entalpía y la primera ley de la Termodinámica
P
P
P
V
V
V
P
P
P
V
V
V
FIGURA 2.12
En la parte superior del cuadro se compara
el trabajo efectuado en una expansión
(áreas superiores gris oscuro y claro)
con el trabajo efectuado en una serie de
procesos de expansión irreversible en
varias etapas consecutivas a presión
constante (área gris claro). La parte
inferior del cuadro muestra resultados
análogos para la compresión, donde el
área bajo la curva en negro es el trabajo
de compresión reversible. Nótese que el
trabajo total efectuado por los procesos
de expansión y compresión irreversibles
se aproxima al reversible conforme el
número de etapas aumenta.
haciendo notar que el trabajo se puede calcular a partir del área bajo la curva P–V. Comparemos
el trabajo de expansión de V 1
a V 2
en un solo paso a presión constante, para el caso
reversible. Para la expansión en un solo paso, la presión externa constante viene dada por
Pexterna = nRT V2. Sin embargo, si la expansión se lleva a cabo reversiblemente, la presión
del sistema es siempre mayor que este valor. Comparando las áreas en los diagramas indicadores
de la Figura 2.12, se ve que
Por contra, para la etapa de compresión
w
w
reversible
reversible
≥ w
≤ w
irreversible
irreversible
(2.24)
(2.25)
El trabajo reversible es el límite inferior del trabajo de compresión y el límite superior del
trabajo de expansión. Este resultado para el trabajo de expansión se puede generalizar mediante
un enunciado válido para todas las formas de trabajo. El trabajo máximo que se puede