Un proceso isobárico es un proceso termodinámico en el que la presión permanece constante. Por lo general, esto se obtiene permitiendo que el volumen se expanda o contraiga de tal manera que se neutralice cualquier cambio de presión que pudiera ser causado por la transferencia de calor.
El término isobárico proviene del griego iso, que significa igual, y baros, que significa peso.
En un proceso isobárico, normalmente hay cambios de energía internos. El sistema realiza el trabajo y se transfiere calor, por lo que ninguna de las cantidades de la primera ley de la termodinámica se reduce fácilmente a cero. Sin embargo, el trabajo a presión constante se puede calcular con bastante facilidad con la ecuación:
W = p * Δ V
Dado que W es el trabajo, p es la presión (siempre positiva) y Δ V es el cambio de volumen, podemos ver que hay dos resultados posibles para un proceso isobárico:
- Si el sistema se expande (Δ V es positivo), entonces el sistema realiza un trabajo positivo (y viceversa).
- Si el sistema se contrae (Δ V es negativo), entonces el sistema realiza un trabajo negativo (y viceversa).
Ejemplos de procesos isobáricos
Si tiene un cilindro con un pistón pesado y calienta el gas que contiene, el gas se expande debido al aumento de energía. Esto está de acuerdo con la ley de Charles: el volumen de un gas es proporcional a su temperatura. El pistón ponderado mantiene constante la presión. Puede calcular la cantidad de trabajo realizado conociendo el cambio de volumen del gas y la presión. El pistón se desplaza por el cambio de volumen del gas mientras la presión permanece constante.
Si el pistón estuviera fijo y no se moviera mientras se calentaba el gas, la presión aumentaría en lugar del volumen del gas. Este no sería un proceso isobárico, ya que la presión no era constante. El gas no pudo producir trabajo para desplazar el pistón.
Si quita la fuente de calor del cilindro o incluso la coloca en un congelador para que pierda calor en el ambiente, el gas se reduciría en volumen y arrastraría el pistón pesado hacia abajo mientras mantiene una presión constante. Este es un trabajo negativo, el sistema se contrae.
Diagramas de proceso y fase isobáricos
En un diagrama de fases, un proceso isobárico se mostraría como una línea horizontal, ya que tiene lugar bajo una presión constante. Este diagrama le mostraría a qué temperaturas una sustancia es sólida, líquida o vapor para un rango de presiones atmosféricas.
Procesos termodinámicos
En los procesos termodinámicos, un sistema tiene un cambio de energía y eso da como resultado cambios en la presión, el volumen, la energía interna, la temperatura o la transferencia de calor. En los procesos naturales, a menudo más de uno de estos tipos está funcionando al mismo tiempo. Además, la mayoría de estos procesos en los sistemas naturales tienen una dirección preferida y no son fácilmente reversibles.
- Proceso adiabático: sin transferencia de calor dentro o fuera del sistema.
- Proceso isocórico: sin cambios de volumen, en cuyo caso el sistema no funciona.
- Proceso isobárico: sin cambios de presión.
- Proceso isotérmico: sin cambios de temperatura.
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