Tipos de Procesos Termodinámicos II / Types of Thermodynamics process II

Adiabatic Process

An adiabatic process is one in which there is no heat transfer into or out of the system. The system can be considered to be perfectly insulated.

Proceso Adiabático

Es cuando no se produce intercambio de calor hacia adentro o hacia afuera del sistema. Este sistema se puede considerar perfectamente asilado.

Isentropic Process

An isentropic process is one in which the entropy of the fluid remains constant. This will be true if the process the system goes through is reversible and adiabatic. An isentropic process can also be called a constant entropy process.

Proceso isentrópico

Es en el que la entropía del fluido permanece constante. Esto será cierto si el proceso es reversible y adiabático. También son llamados procesos a entropía constante.

Polytropic Process

When a gas undergoes a reversible process in which there is heat transfer, the process frequently takes place in such a manner that a plot of the Log P (pressure) vs. Log V (volume) is a straight line. Or stated in equation form PVn = a constant. This type of process is called a polytropic process. An example of a polytropic process is the expansion of the combustion gasses in the cylinder of a water-cooled reciprocating engine.

Proceso politrópico

Cuando un gas pasa por un proceso reversible en el cual hay intercambio de calor, el proceso frecuentemente se produce como un gráfico del logaritmo de P (presión) versus logaritmo de V (volumen) en una línea recta. O en forma de ecuación P*V_n = Constante. Este tipo de procesos se denomina proceso politrópico. Un ejemplo es la expansión de los gases de combustión ene l cilindro de un motor alternativo refrigerado por agua.

Throttling Process

A throttling process is defined as a process in which there is no change in enthalpy from state one to state two, h1 = h2; no work is done, W = 0; and the process is adiabatic, Q = 0. To better understand the theory of the ideal throttling process let’s compare what we can observe with the above theoretical assumptions.

An example of a throttling process is an ideal gas flowing through a valve in mid position. From experience we can observe that: Pin > Pout, velin < velout (where P = pressure and vel = velocity).

These observations confirm the theory that hin = hout. Remember h = u + Pv (v = specific

volume), so if pressure decreases then specific volume must increase if enthalpy is to remain constant (assuming u is constant). Because mass flow is constant, the change in specific volume is observed as an increase in gas velocity, and this is verified by our observations.

The theory also states W = 0. Our observations again confirm this to be true as clearly no "work" has been done by the throttling process. Finally, the theory states that an ideal throttling process is adiabatic. This cannot clearly be proven by observation since a "real" throttling process is not ideal and will have some heat transfer.

Proceso Isoentálpico

Un proceso isoentálpico se define como un proceso en el que no hay ningún cambio en la entalpía de un estado a uno de dos estados, h1 = h2; no se realiza trabajo, W = 0, y el proceso es adiabático, Q = 0. Para entender mejor la teoría del proceso de estrangulación ideales vamos a comparar lo que podemos observar con los supuestos teóricos anteriores.

Un ejemplo de un proceso isoentálpico es cuando un gas ideal fluye a través de una válvula.

Por experiencia, podemos observar que: P_in> P_out, vel_in <vel_out (donde P = presión y vel= velocidad).

Estas observaciones confirman la teoría de que h_in = h_out. Hay que recordar que  h = u + Pv (v = volumen específico), por lo que si la presión disminuye entonces el volumen específico debe aumentar si la entalpía se mantiene constante (suponiendo que u es constante).

Debido a que el flujo de masa es constante, se observa el cambio en el volumen específico como un aumento de la velocidad del gas, y esto se verifica por nuestras observaciones.

La teoría también confirma W = 0. Nuestras observaciones confirman, una vez más, que esto es verdad y que claramente no hay  "trabajo" producido en el proceso de regulación. Por último, la teoría establece que un proceso isoentálpico ideal es adiabático. Esto no puede ser del todo demostrado por la observación ya que un proceso isoentálpico  "real" no es ideal y tendrá algún tipo de transferencia de calor.

Tipos de Procesos Termodinámicos / Types of Thermodynamics process

Cyclic Process

When a system in a given initial state goes through a number of different changes in state (going through various processes) and finally returns to its initial values, the system has undergone a cyclic process or cycle. Therefore, at the conclusion of a cycle, all the properties have the same value they had at the beginning.

Proceso cíclico

Cuando un sistema, en un estado inicial dado, pasa por diferentes cambios de estado ( a través de diferentes procesos) y finalmente vuelve al estado inicial, dicho sistema ha pasado por un proceso cíclico. Por lo tanto el sistema, al finalizar el ciclo, las propiedades del mismo sistema tienen los valores iniciales. 

Reversible Process

A reversible process for a system is defined as a process that, once having taken place, can be reversed, and in so doing leaves no change in either the system or surroundings. In other words the system and surroundings are returned to their original condition before the process took place.

In reality, there are no truly reversible processes; however, for analysis purposes, one uses reversible to make the analysis simpler, and to determine maximum theoretical efficiencies.

Therefore, the reversible process is an appropriate starting point on which to base engineering study and calculation. Although the reversible process can be approximated, it can never be matched by real processes.

One way to make real processes approximate reversible process is to carry out the process in a series of small or infinitesimal steps. For example, heat transfer may be considered reversible if it occurs due to a small temperature difference between the system and its surroundings. For example, transferring heat across a temperature difference of 0.00001 °F "appears" to be more reversible than for transferring heat across a temperature difference of 100 °F. Therefore, by cooling or heating the system in a number of infinitesimally small steps, we can approximate a reversible process. Although not practical for real processes, this method is beneficial for thermodynamic studies since the rate at which processes occur is not important.

Proceso reversible

Un proceso reversible,  para un sistema, está definido como un proceso que, una vez a concluido, puede ser revertido, y al hacerlo no produce ningún cambio ni en el sistema ni en lo que le rodea.

En otras palabras, tanto el sistema  como lo que lo rodea vuelven a su condición original antes de que termine el proceso.

En realidad, no existen verdaderos procesos reversibles, como cuando, para propósitos analíticos, se usa un proceso reversible para hacer análisis simples y determinar la máxima eficiencia teórica.

Por lo tanto, el proceso reversible está en un estado inicial apropiado en el cual se basa el estudio de ingeniería y sus cálculos. Aunque los procesos reversibles pueden ser aproximados, nunca pueden ser procesos reales.

Una manera de hacer real una aproximación a un proceso reversible es usar series de procesos en pasos infinitesimales. Por ejemplo, la transferencia de calor se puede considerar reversibles si ocurre con pequeñas diferencias de temperatura entre el sistema y lo que le rodea. Por ejemplo la transferencia de calor  con una diferencia de temperatura de 0.00001ºF aparece más reversible que con una diferencia de 100 ºF. Por lo tanto, calentado y enfriando el sistema en pequeños pasos infinitesimales, podemos aproximarnos a un proceso reversible. Aunque en la práctica no es para procesos reales, este método es beneficioso para el estudio de la  termodinámica ya que la velocidad a la que se producen los procesos no es importante.

Irreversible Process

An irreversible process is a process that cannot return both the system and the surroundings to their original conditions. That is, the system and the surroundings would not return to their original conditions if the process was reversed. For example, an automobile engine does not give back the fuel it took to drive up a hill as it coasts back down the hill.

There are many factors that make a process irreversible. Four of the most common causes of irreversibility are friction, unrestrained expansion of a fluid, heat transfer through a finite temperature difference, and mixing of two different substances. These factors are present in real, irreversible processes and prevent these processes from being reversible.

Proceso irreversible

Un proceso irreversible es el que no puede retornar, ni el sistema ni lo que lo rodea, a las condiciones originales. Es decir, que el sistema y su entorno no volverían a sus condiciones originales si se invierte el proceso. Por ejemplo el motor d un automóvil no devuelve el fuel que utilizó para subir una colina mientras la baja.

Hay muchos factores que hacen un proceso irreversible. Cuatro de las causas más comunes para irreversibilidad de un proceso son, la fricción, la expansión incontrolado de un fluido, la transferencia de calor a través de la finita diferencia de temperatura, y la mezcla de dos sustancias diferentes. Estos factores están presentes en un proceso  irreversible real y previenen que este sea reversible.