Bene, siamo lieti di vederti qui, nell’articolo troverai: Cos’è il processo isobarico e a cosa serve.
UN processo isobarico è quello dove c’è un cambiamento nello stato della materia, ma senza cambiare la pressione, anche se altre variabili come il calore, il lavoro e l’energia interna del sistema vengono modificate.
Questi processi sono limitati al legge Carlo, secondo:
Se la massa di un gas ideale è fissa e mantiene una pressione costante, il volume sarà direttamente proporzionale alla temperatura Kelvin.
Anche la prima legge della termodinamica regola i processi isobarici, dove l’aumento di energia è uguale all’aumento di entalpia meno il prodotto della pressione per l’aumento di volume, cioè: ΔE = ΔH – PΔV.
Queste trasformazioni isobariche non vanno confuse con le trasformazioni isoterme che mantengono una pressione costante, né con le trasformazioni adiabatiche in cui non c’è scambio termico, in quanto in entrambi i casi possono esserci variazioni di pressione. Abbiamo discusso entrambi i processi in altri articoli.
Esempi di processi isobari
Per rendere più chiaro il concetto, vedremo 3 esempi di processi isobari: la fase di espansione di un cilindro del motore; acqua bollente in un contenitore aperto; e riscaldare un pallone con la radiazione solare.
- Fase di espansione del cilindro di un motore termico: in questo caso si genera un processo isobarico per fornire il calore necessario all’espansione dell’aria in un cilindro a pistone mobile. Ciò aumenterà il volume in proporzione alla temperatura dell’aria, ma la pressione rimarrà costante secondo la legge di Charles.
- Far bollire l’acqua in un contenitore aperto: È l’esempio più comune di processi isobari. Quando facciamo bollire l’acqua in una pentola scoperta, l’energia calorica che immettiamo nell’acqua fa aumentare la sua temperatura fino a trasformarla in vapore. Questo vapore è più caldo e occupa un volume maggiore, ma la pressione mantiene sempre il valore della pressione atmosferica.
- Riscaldare un pallone con l’azione del sole: Pensiamo ad un pallone lasciato all’aria aperta, al calare del sole su di esso la temperatura dell’aria al suo interno aumenta e aumenta anche la pressione di quell’aria ma, a causa dell’aumento di volume, non si ha una reale variazione di pressione .
Formule relative al processo isobarico
Diamo un’occhiata alle formule più importanti per il calcolo di questi processi:
- V 1-2 = P (V 2 – V 1)
- W 1-2 = n R (T 2 – T 1)
- Q 1-2 = mcp (T 2 – T 1)
- Q 1-2 = (k / (k -1)) P (V 2 – V 1)
Per capirli diremo che:
- W 1-2 è il lavoro prodotto dal cambiamento di stato
- Q 1-2 è la quantità di calore ricevuto o espulso
- P significa pressione
- V è il volume
- T indica la temperatura assoluta
- n è usato per esprimere la quantità di polvere (che si esprime in moli)
- m è la massa della sostanza
- cp rappresenta il calore specifico della sostanza a pressione costante
- k è un rapporto uguale al rapporto tra calore specifico a pressione costante e volume costante
Dalla prima equazione si deduce che se il sistema si espande (questo si legge quando ΔV è positivo), si può dire che il sistema compie lavoro positivo. Al contrario, se quando c’è una crescita di volume negativa, fa contrarre il sistema e quindi diremo che il lavoro è negativo.
