Diferencia entre dos tipos de presión.

Cuando estudié termodinámica por primera vez, el concepto de presión se definió mediante la relación fundamental S = S ( tu , V , norte ) para sistemas simples. La presión fue así definida por

PAG = − ( ∂ tu ∂ V ) S .

En ese caso tenemos un sistema específico con límites específicos y una relación fundamental específica. Le asociamos una presión PAG como eso.

Por otro lado, hay muchos libros que hablan de que un cuerpo está "sujeto a cierta presión".

Para dar algunos ejemplos, ya he dicho cosas como:

  • Encuentre el trabajo realizado contra la presión atmosférica.
  • Un gas ideal y un bloque de cobre tienen el mismo volumen. V y temperatura T a presión atmosférica
  • Se inyecta vapor a presión constante en un cilindro.

Hay muchos ejemplos en los que en los libros vemos la mención de realizar trabajos "contra una cierta presión", o que algunos cuerpos están "sujetos a una cierta presión".

Esto me confunde mucho. Según la primera definición de presión, la presión no es algo a lo que esté sujeto un sistema, sino que debe ser una propiedad del sistema. En el segundo ejemplo de la lista, por ejemplo, está claro que la presión atmosférica que se dice no es la presión del sistema definida por la ecuación que he mencionado.

El punto es: parece que hay dos tipos de presión. El definido por la ecuación que publiqué, el otro que es que estos sistemas de presión están "sujetos" y contra qué sistemas "funcionan".

¿Cómo se relacionan estos dos tipos de presión? ¿Cómo se define con precisión este segundo tipo de presión y cómo se relaciona con el primero?

En el equilibrio, las presiones interna y externa deben ser iguales, por lo que no existe una distinción significativa.
Pero de nuevo, desde mi punto de vista, esta presión externa carece de definición. El interno está precisamente definido por la ecuación que he mencionado. El externo no se ha definido correctamente. Entonces dices que cuando la gente habla de que un sistema está "sujeto a una presión" o que trabaja "contra cierta presión", esta presión es la externa, ¿no? Pero, ¿cómo se define correctamente?
¿Cómo haría exactamente para usar la primera definición para resolver un problema práctico que involucre trabajo y calor, particularmente si el proceso es irreversible? En mi opinión, sobre una base práctica, la primera definición no tiene un valor significativo. Simplemente demuestra cómo los cambios en la energía interna y el volumen entre dos estados de equilibrio termodinámico estrechamente vecinos están relacionados con entropía constante.

Respuestas (2)

En mecánica, la presión tiene una definición, pag = F / A , fuerza por área.

Esto quiere decir, cuando dices, que un sistema funciona contra una presión externa. Entonces, sus dos definiciones coinciden: suponga que un pistón presiona un gas, ¿qué trabajo hace? mi = F ⋅ d s . Ahora inserte el área: mi = F ⋅ d s = F A ⋅ A d s = pag ⋅ d V .

Como puede ver, la energía del gas aumentó y la presión fue el coeficiente de proporcionalidad entre d mi y d V - que es solo la definición que dijiste.

La definición de presión que ha dado es buena solo para los sistemas para los que se dan energía interna, volumen y número de partículas. Todos los demás parámetros pueden expresarse en función de estos tres. Estrictamente hablando, ni siquiera es una definición, es una receta sobre cómo medir la presión.

En un sistema real, podría ser más apropiado seleccionar otros parámetros como se indica. En la vida real puede ser difícil mantener constante el volumen y aún más difícil mantener constante la energía interna. Mucho más a menudo uno mantiene la temperatura y la presión constantes. En este caso, se está utilizando la energía libre de Gibbs para describir el estado del sistema. Estos son los casos que mencionaste como ejemplo del "segundo tipo de presión".

Entonces, ¿cómo definiría ahora su presión? Bueno, exactamente como se deduce de lo escrito: la presión es algo que fija en su experimento, es fuerza por unidad de área y para crearla puede usar atmósfera o peso, etc. Esta fuerza se iguala con la fuerza que ejerce su sistema. Y si cambiara esta fuerza externa, su sistema ajustaría el volumen y la entropía para igualar la presión. En su primer ejemplo, el experimentalista da el volumen y la energía interna. Y si permite cambiar el volumen de la cámara, su sistema ajustará su presión y temperatura al nuevo valor del volumen.

Pero es, por supuesto, la misma presión en ambos casos.

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