¿Podemos aplicar pVγpVγpV^\gamma=const solo para procesos adiabáticos cuasiestáticos?

Pero si esto es así, muchas veces he visto gente aplicando esta fórmula para procesos rápidos donde no es posible el intercambio de calor.

Aquí hay un ejemplo de donde estoy citando lo siguiente:

supondremos que esto ocurre lo suficientemente rápido como para que ningún calor pueda entrar o salir del gas [...]

Puede ser para hacer Δ q =0, pero esa palabra "rápida" no limita la aplicabilidad de la fórmula

pag V γ = constante  ?

Respuestas (3)

"Rápido" y "lento" siempre tiene que compararse con algo. Tal vez sea una deficiencia de la mayoría de los libros sobre termodinámica que no establezcan explícitamente qué es ese algo, aunque tal vez también se deba a que es un poco complicado de explicar.

El escenario que uno siempre imagina es un gas en un compartimiento en un pistón. Un sistema realista de este tipo tendrá una escala de tiempo obvia, en la que el calor saldrá o entrará debido a un aislamiento imperfecto. Para que se aplique la ecuación adiabática, el cambio de volumen deberá realizarse "rápidamente" en relación con esa velocidad.

Sin embargo, existe otra escala de tiempo que ocurre debido a que el gas tiene componentes y, por lo tanto, tiene dinámicas internas, como remolinos o variaciones locales de densidad. Imagínese tirando del pistón tan rápido que la pared se mueva significativamente más rápido que la velocidad del sonido en el gas; creará un vacío que luego provocará que se establezca una onda de choque y transcurrirá un tiempo antes de que el sistema vuelva a equilibrarse. . Esto ocurrirá aproximadamente en el orden del tamaño de la caja dividido por la velocidad del sonido. Para que se aplique el límite "cuasi-estático", tenemos que mover el pistón más lento que esta velocidad.

Para este sistema, es de esperar que pueda ver que si está cerca del equilibrio, entonces el estado del sistema se puede expresar como presión y volumen, y puede ignorar toda la dinámica interna del gas.

Todas las aplicaciones de la mecánica estadística y la termodinámica contienen, ya sea explícita o implícitamente, una granularidad tan gruesa de información microscópica y, por lo tanto, una especie de piso sobre cuál puede ser la transición macroscópica más rápida. Mucha confusión, por ejemplo, sobre la entropía, tiende a ocurrir cuando la gente olvida esto y comienza a creer que las descripciones de grano grueso son de alguna manera completas y exactas.

Estás en lo correcto. En un proceso real, se modificaría esta fórmula para incluir el llamado exponente politrópico norte tal que PAG V norte = C o norte s t . Esto refleja que el proceso no es perfectamente isoentrópico. Para un volumen final fijo, esto significa que la temperatura y la presión finales serán más altas que en el caso ideal, y se necesitará gastar más trabajo.

Introducción

Los tipos ideales de procesos termodinámicos son cuasiestáticos y reversibles y se imprimen como funciones gráficas constantes.

!( http://en.wikipedia.org/wiki/Adiabatic_process#mediaviewer/File:Adiabatic.svg )

Los procesos adiabáticos cuasi estáticos son los tipos ideales de procesos adiabáticos. Se dice que una transferencia de energía adiabática cuasiestática ideal o ficticia como trabajo que ocurre sin fricción o disipación viscosa dentro del sistema es is-entrópica, con ΔS = 0, así como reversible. Sin embargo, un proceso adiabático natural es irreversible y no isentrópico.

En pocas palabras, la Ley de Poisson funciona ya sea que el proceso sea lento o rápido, siempre que no haya transferencia de calor.

Hecho de la diversión

La ley de Poisson se utiliza realmente para comprender los cambios de temperatura a medida que el aire sube a través de la atmósfera o desciende bajo condiciones en las que no hay ganancia de calor, por ejemplo, de la radiación solar, o pérdida de calor, por ejemplo, de la radiación terrestre.