Los principios básicos de la termodinámica encapsulan el modo de transferencia de energía entre dos entidades. Hay varios procesos a través de los cuales tiene lugar dicha transferencia de energía, y estos diversos procesos se denominan procesos termodinámicos. A menudo se representan como funciones de presión y volumen o temperatura y entropía. Adiabático e isentrópico son dos de estos procesos.
Adiabático vs isentrópico
La diferencia entre los términos adiabático e isentrópico radica en el mecanismo de transferencia de energía involucrado y el tipo de sistemas que son, en consecuencia. Los dos términos tienen significados variados, sin embargo, con respecto al campo de la termodinámica, son representativos de las condiciones externas impuestas a un sistema energético particular.
El termino adiabático significa que no hay transferencia de calor, es decir, no se pierde ni se gana calor en la transferencia de energía. Por tanto, constituye un sistema aislado térmicamente. Representa un proceso de transferencia de energía ideal. Puede ser reversible (donde la energía interna total permanece sin cambios) o irreversible (la energía interna total se altera). En un proceso adiabático, el calor total intercambiado entre el sistema y su entorno es cero. Como resultado, la única variable que influye en el cambio en la energía interna del sistema es el trabajo realizado.
Isentrópico significa un proceso adiabático idealizado, uno que es reversible y no sufre cambios en la entropía. Tanto los procesos isentrópicos como los procesos adiabáticos reversibles son tipos de procesos politrópicos. Los procesos politrópicos son aquellos que obedecen a la PV = C. En este caso, P representa la presión, V representa el volumen y n en los dos procesos antes mencionados es? y C es una constante. Los procesos adiabáticos ocurren en un sistema estrictamente aislado térmicamente, mientras que los procesos isentrópicos pueden no hacerlo.
Tabla de comparación entre adiabático e isentrópico
| Parámetros de comparación | Adiabático | Isentrópico |
|---|---|---|
| Condiciones esenciales | - Sistema perfectamente aislado - Proceso rápido para facilitar la transferencia de calor | - La entropía debe permanecer constante - Reversible |
| Relación de gas ideal | Reversible: PV? = ConstanteIrreversible: dU = -P(ext) dV (función de cambio de energía, presión y volumen internos) | PV? es siempre una constante |
| Energía interna total (U = Q + W) | La energía interna es igual al trabajo realizado ya que el sistema está aislado térmicamente (Q = 0) | La energía interna es igual a la suma del calor externo aplicado y el trabajo realizado. |
| Cambio de entropía (ΔS) | Reversible - Sin cambios en la entropíaIrreversible - Cambio de entropía representado en función de la transferencia neta de calor y la temperatura del sistema. | La entropía permanece sin cambios |
| Posibles casos de uso | Fenómeno meteorológico de explosión de calor. | Turbinas |
¿Qué es adiabático?
Los procesos adiabáticos pueden ser de dos tipos: expansión adiabática y compresión adiabática. En la expansión adiabática de un gas ideal, el gas ideal dentro del sistema hace el trabajo y, por lo tanto, la temperatura del sistema desciende. Debido al descenso de la temperatura, esto constituye un enfriamiento adiabático. Por el contrario, en la compresión adiabática de un gas ideal, se trabaja en el sistema que comprende el gas en un ambiente térmicamente aislado. Como resultado, la temperatura del gas aumenta. Esto da lugar a lo que se denomina calentamiento adiabático. En consecuencia, estas propiedades se utilizan en aplicaciones específicas de la vida real. Por ejemplo, las propiedades de expansión se emplean en torres de enfriamiento y las propiedades de compresión se emplean en motores diesel.
¿Qué es isentrópico?
Un proceso isentrópico, como sugiere el término, es aquel en el que no hay intercambio de calor neto y, lo que es más importante, la entropía del sistema es una constante. En los procesos adiabáticos reversibles, el cambio de entropía es cero. Por tanto, todos los procesos adiabáticos reversibles también constituyen procesos isentrópicos. Sin embargo, lo contrario no siempre está implícito en este caso. Existen procesos isoentrópicos que no son adiabáticos. El punto fundamental a tener en cuenta en el caso de los procesos isentrópicos es que el cambio no tiene lugar en la entropía.
El sistema puede estar sujeto a entropía positiva y entropía negativa igual y opuesta. En tal caso, el cambio neto en la entropía sigue siendo cero, ya que los dos valores de entropía se equilibran entre sí. Tal sistema no es adiabático (ya que no es un sistema aislado térmicamente) pero es isentrópico. La mayoría de los sistemas isentrópicos también se caracterizan principalmente por la falta de fricción. Esta falta de fricción es lo que permite que el proceso sea reversible y un proceso adiabático idealizado.
Principales diferencias entre adiabático e isentrópico
Conclusión
Hay una miríada de caminos que puede tomar un proceso termodinámico. Sobre la base de la salida que el sistema debe proporcionar, se pueden modificar variables como la presión y el trabajo realizado. Como resultado, surgen combinaciones únicas de resultados. Los procesos adiabáticos y los procesos isentrópicos ocurren como resultados de distintos sistemas termodinámicos donde los requisitos previos pertenecen a la energía térmica y la entropía, respectivamente. Aunque varían en sus condiciones sistémicas, no son sistemas mutuamente excluyentes. Tanto los procesos adiabáticos como los procesos isentrópicos tienen casos de uso importantes en la vida real.
Referencias
1. https://sci-hub.se/https://aapt.scitation.org/doi/abs/10.1119/1.1973642. http://www.asimow.com/reprints/PhilTrans_355_255.pdf3.
