Simplemente no entiendo la diferencia exacta entre expansión isotérmica y expansión libre: en expansión libre no se realiza ningún trabajo desde no hay presión externa externa. En cuanto al caso de expansión isotérmica, no se aplica presión, entonces, ¿cómo se dice que se realiza el trabajo en ese caso?
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- Bueno, en expansión libre, la presión externa es cero. En caso de expansión isotérmica, no estamos cambiando la presión externa. Más bien, dejamos que el calor suministrado vaya directamente a la forma de trabajo. La expresión para trabajo es $ P \ triángulo V $. Por lo tanto, puede ver en el caso de expansión libre, el trabajo realizado es cero ya que la presión externa es cero. Para la expansión isotérmica, la presión externa es constante, no necesariamente cero.
Respuesta
En la expansión libre no se hace ningún trabajo ya que no hay externa l presión externa.
Eso es cierto, de hecho, expansión libre es un proceso irreversible en el que un gas se expande en una cámara de vacío aislada, puede pensar en él como un recipiente con un pistón y el gas se deja expandir en el vacío.
Por tanto, es evidente que $ P_ {ext} = 0 $ durante la expansión, por lo que $ W = 0 $. Ahora, para un gas ideal, este proceso ocurre rápidamente, por lo que tampoco hay un aumento de temperatura, por lo que $ dT = 0 $, por lo que según la primera ley de la termodinámica $ Q = 0 = W $ y dado que la energía interna es solo una función de la temperatura, así que $ dU = 0 $ también.
Así que eso fue para expansión gratuita.
Ahora para expansión isotérmica:
Aquí, si vemos y caracterizamos los estados después y antes de la expansión isotérmica podemos ver: $$ T_1 = T_2 $$ pero otras cantidades difieren, como la presión externa es constante, no necesariamente cero.
Por lo tanto, el trabajo realizado puede estar dado por:
$$ W_ {1 \ rightarrow 2} = – \ int_ {1} ^ {2} pdV $$ y como $$ p = \ frac {nRT} {V} $$
El trabajo realizado se puede dar como, $$ W_ {1 \ rightarrow 2} = – \ int_ {1} ^ {2} \ frac {nRT} {V} dV $$ $$ W_ {1 \ rightarrow 2} = – nRT ln \ frac {V_2} {V_1} $$
Y por lo tanto, el trabajo realizado difiere en caso de expansión isotérmica en comparación con el de expansión libre.
Comentarios
- hmm..so ritvik coudary u dice que no se gana calor en el caso de expansión libre. Entonces, si no hay cambio de temperatura, ¿cómo se expandiría el gas?
- y si el gas necesita algo de energía térmica Q para expandirse, entonces debe resultar en un cambio de energía interna U o trabajo realizado W porque Q = U + W
- @BhargavaSisirKurella no hay relación entre el cambio de temperatura y la expansión del gas, es decir, incluso si la temperatura no ' t cambia, el gas puede expandirse.
- En el caso de la expansión libre para gases ideales, que es un proceso irreversible , no se toma ni se emite calor y también hay sin cambios de temperatura , de ahí el resultado. Consulte también Expansión de julios
Respuesta
No hay un concepto de temperatura aquí porque se asume la condición inicial de expansión libre si el sistema está adecuadamente aislado, es decir, no se permite ninguna interacción de calor entre el sistema y el entorno, sin embargo, en mi opinión personal, la temperatura del sistema intentará cambiar durante este proceso rápido, pero como el sistema está aislado, no se producirá ninguna transferencia de calor y al final no habrá ningún cambio en la energía interna del sistema.
Espero que algunos de ustedes puedan corregirme .
Gracias