Procesos cuasiestáticos en un gas ideal

En este applet se pueden examinar las diversas transformaciones termodinámicas cuasiestáticas para un gas ideal, con datos introducidos por el usuario. Conocido el estado inicial y el estado final el programa calcula el trabajo, calor y variación de energía interna.

Notar que el programa representa las transformaciones en un tiempo finito, pero en realidad los procesos cuasiestáticos tienen lugar muy lentamente, es decir durarían un tiempo infinito.

Instrucciones

Se introduce el estado inicial del gas en los controles de edición titulados presión, volumen y temperatura de la primera columna.

1. Si se elige la transformación isóbara en el panel izquierdo del applet, la presión final es la misma que la del estado inicial, solamente es necesario introducir el valor del volumen o de la temperatura del estado final. El programa calcula la variable que queda por especificar empleando la ecuación de estado del gas ideal.

2. Si se elige la transformación isócora, el volumen del estado inicial es el mismo que el volumen final, solamente es necesario introducir el valor de la presión o de la temperatura. El programa calcula la variable que queda por especificar empleando la ecuación de estado del gas ideal.

3. Si se elige la transformación isoterma, la temperatura del estado inicial es la misma que la temperatura del final, solamente es necesario introducir el valor de la presión o del volumen. El programa calcula la variable que queda por especificar empleando la ecuación de estado del gas ideal.

4. Si se elige la transformación adiabática, solamente es necesario introducir el valor de la presión, o del volumen o de la temperatura, las dos variables restantes las calcula el programa empleando la ecuación de estado adiabática entre el estado inicial y final y la ecuación de estado del gas ideal en el estado final.

5. La línea de estado en la parte inferior del applet informa sobre los datos que necesita el programa, y avisa si se han introducido más datos de los necesarios en los controles de edición.

6. Pulsando el botón titulado Calcular, se completa el estado final y se calcula el trabajo, el calor y la variación de energía interna. Además, comienza una animación, en la que observamos en la parte inferior, un cilindro que contiene el gas con un pistón móvil y que está en contacto con un foco de calor. El movimiento del pistón indica si el gas se expande o se comprime, y una flecha de color amarillo, indica si el sistema recibe calor del foco, o bien cede calor al foco.

7. En la parte superior, aparece la representación gráfica de la transformación termodinámica en un diagrama pV.

8. En la parte derecha, un diagrama de barras representa comparativamente, el trabajo (en color azul), la variación de energía interna (en color gris oscuro) y el calor (en color rojo). A partir de este diagrama podemos comprobar visualmente el primer principio.

9. El programa permite también examinar las distintas etapas de un ciclo térmico. En un ciclo el estado final de una etapa es el estado inicial de la siguiente. El botón titulado <<<<, convierte la presión, volumen y temperatura del estado final en su correspondientes del estado inicial.