Proceso politrópico
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Un proceso de expansión y compresión de gases donde la presión y el volumen se relacionen, como sucede a menudo, mediante una ecuación de la forma
PVn = C, | (1) |
donde n y C son constantes, se denomina proceso politrópico. Así pues, en un proceso de esta clase, el producto de la presión y la enésima potencia del volumen es una constante. Dicho de otro modo: si P1 y V1 son la presión y el volumen en un estado del proceso, y P2 y V2 son la presión y el volumen en otro estado del proceso, entonces
![]() |
(2) |
En un proceso politrópico tenemos pues que, al despejar ( ), la presión viene dada por
P = CV − n. | (3) |
Puesto que el trabajo de frontera realizado desde el comienzo de la expansión o compresión hasta el estado final viene dado por
![W=\int_1^2P\ dV](../../../math/f/a/6/fa6972dd0636087b4d1f6661f2e506d0.png)
tenemos que el trabajo producido en un proceso politrópico se calcula mediante
![W=\int_1^2P\ dV=\int_1^2CV^{-n}\ dV=C\frac{V_2^{-n+1}-V_1^{-n+1}}{-n+1}=\frac{CV_2^{-n+1}-CV_1^{-n+1}}{1-n}](../../../math/2/a/2/2a21400a814c09b8bcd170643e8b30ab.png)
En el númerador, podemos tomar en el primer término y
en el segundo término (véase ( )), y así obtener
![W=\frac{P_2V_2-P_1V_1}{1-n},](../../../math/4/c/6/4c6bfd322201f0dd3265714431716fe0.png)
una formula sencilla que permite obtener el trabajo realizado en un proceso politrópico para . Si n = 1, entonces
![W=\int_1^2 P\ dV=\int_1^2CV^{-1}\ dV=PV(\ln V_2-\ln V_1)=PV\ \ln\left(\frac{V_2}{V_1}\right)](../../../math/1/3/d/13d7b0acf3124ffd10cd04ef9d39887a.png)
Para el caso de un gas ideal, donde PV = mRT, la fórmula del trabajo en un proceso politrópico se convierte en
![W=\frac{mR(T_2-T_1)}{1-n}](../../../math/6/8/f/68ff6b5377fe881728a1e479357cea2c.png)