একটি isochoric প্রক্রিয়া কোনো তাপগতীয় প্রক্রিয়া যার ভলিউম ধ্রুবক থাকে। এই প্রক্রিয়াগুলিকে প্রায়শই আইসোমেট্রিক বা আইসোভোলিউমেট্রিকও বলা হয়। সাধারণভাবে, একটি থার্মোডাইনামিক প্রক্রিয়া ধ্রুব চাপে ঘটতে পারে এবং পরে তাকে আইসোবারিক বলে।

এটি যখন ধ্রুবক তাপমাত্রায় ঘটে তখন সেই ক্ষেত্রে এটি একটি আইসোথার্মাল প্রক্রিয়া বলে। যদি সিস্টেম এবং পরিবেশের মধ্যে কোনও তাপ এক্সচেঞ্জ না হয় তবে এটিকে অ্যাডিয়াব্যাটিক বলা হয়। অন্যদিকে, যখন একটি ধ্রুবক ভলিউম থাকে, উত্পন্ন প্রক্রিয়াটিকে আইসোকোরিক বলে।

আইসোকোরিক প্রক্রিয়ার ক্ষেত্রে, এটি বলা যেতে পারে যে এই প্রক্রিয়াগুলিতে চাপ-ভলিউমের কাজটি শূন্য হয়, যেহেতু ভলিউম বৃদ্ধির দ্বারা চাপকে গুণ করা থেকে এই ফলস্বরূপ।

তদুপরি, একটি থার্মোডাইনামিক চাপ-ভলিউম ডায়াগ্রামে আইসোকোরিক প্রক্রিয়াগুলি উল্লম্ব সরলরেখার আকারে প্রতিনিধিত্ব করা হয়।

সূত্র এবং গণনা

থার্মোডিনামিক্সের প্রথম নীতি

থার্মোডাইনামিক্সে, নিম্নলিখিত প্রকাশ থেকে কাজ গণনা করা হয়:

ডাব্লু = পি ∙ ∆ ভি

এই অভিব্যক্তিটিতে ডাব্লু হ'ল কাজটি জোলেসে পরিমাপ করা হয়, পি প্রতি বর্গমিটারে নিউটনে পরিমাপ করা হয় এবং ∆ ভি ঘনমিটারে পরিমাপ করা ভলিউমের পরিবর্তন বা বৃদ্ধি।

তেমনি, থার্মোডাইনামিকসের তথাকথিত প্রথম নীতিটি এটি প্রতিষ্ঠিত করে যে:

∆ ইউ = প্রশ্ন - ডাব্লু

এই সূত্রে ডাব্লু সিস্টেমটি বা সিস্টেমে কাজ করা হয়, প্রশ্নটি সিস্টেম দ্বারা প্রাপ্ত বা নির্গত তাপ এবং Q and হ'ল সিস্টেমের অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিবর্তন। এবার তিনটি মাত্রা জোলেসে পরিমাপ করা হয়েছে।

যেহেতু একটি আইসোকোরিক প্রক্রিয়াতে কাজটি বাতিল হয়, তাই দেখা যায় যে:

= ইউ = কিউ _ভি (যেহেতু, ∆ ভি = 0, এবং তাই ডাব্লু = 0)

অন্য কথায়, সিস্টেমের অভ্যন্তরীণ শক্তির প্রকরণটি কেবলমাত্র সিস্টেম এবং পরিবেশের মধ্যে তাপের বিনিময়ের কারণে ঘটে। এই ক্ষেত্রে, স্থানান্তরিত তাপকে ধ্রুবক ভলিউম তাপ বলা হয়।

El ciclo ideal Otto

El ciclo de Otto es un caso ideal del ciclo que utilizan las máquinas de gasolina. Sin embargo, su utilización inicial fue en las máquinas que empleaban gas natural u otro tipo de combustibles en estado gaseoso.

En cualquier caso, el ciclo ideal de Otto es un ejemplo interesante de proceso isocórico. Se produce cuando en un automóvil de combustión interna tiene lugar de forma instantánea la combustión de la mezcla de gasolina y aire.

En ese caso, tiene lugar un aumento de la temperatura y de la presión del gas dentro del cilindro, permaneciendo el volumen constante.

Ejemplos prácticos

Primer ejemplo

Dado un gas (ideal) encerrado en un cilindro provisto de un pistón, indique si los siguientes casos son ejemplos de procesos isocóricos.

– Se realiza un trabajo de 500 J sobre el gas.

En este caso no sería un proceso isocórico porque para realizar un trabajo sobre el gas es necesario comprimirlo, y por tanto, alterar su volumen.

– El gas se expande desplazando horizontalmente el pistón.

Nuevamente no sería un proceso isocórico, dado que la expansión del gas implica una variación de su volumen.

– Se fija el pistón del cilindro para que no se pueda desplazar y se enfría el gas.

En esta ocasión sí que se trataría de un proceso isocórico, puesto que no se daría una variación de volumen.

Segundo ejemplo

Determine la variación de energía interna que experimentará un gas contenido en un recipiente con un volumen de 10 L sometido a 1 atm de presión, si su temperatura se eleva desde 34 ºC hasta 60 ºC en un proceso isocórico, conocido su calor específico molar C_v = 2.5· R (siendo R = 8.31 J/mol·K).

Dado que se trata de un proceso a volumen constante, la variación de energía interna únicamente se producirá como consecuencia del calor suministrado al gas. Este se determina con la siguiente fórmula:

Q_v = n ∙ C_v ∙ ∆T

Para poder calcular el calor suministrado, en primer lugar es necesario calcular los moles de gas contenidos en el recipiente. Para ello se hace necesario recurrir a la ecuación de los gases ideales:

P ∙ V = n ∙ R ∙ T

En esta ecuación n es el número de moles, R es una constante cuyo valor es 8,31 J/mol·K, T es la temperatura, P es la presión a la que está sometido el gas medida en atmósferas y T es la temperatura medida en Kelvin.

Se despeja n y se obtiene:

n = R ∙ T / (P ∙ V) = 0, 39 moles

De modo que:

∆ U = Q_V = n ∙ C_v ∙ ∆T = 0,39 ∙2,5 ∙ 8,31 ∙ 26 = 210,65 J

Referencias

1. Resnik, Halliday & Krane (2002). Física Volumen 1. Cecsa.
2. Laider, Keith, J. (1993). Oxford University Press, ed. The World of Physical Chemistry.
3. Heat Capacity. (n.d.). In Wikipedia. Recuperado el 28 de marzo, 2018, desde en.wikipedia.org.
4. Latent Heat. (n.d.). In Wikipedia. Recuperado el 28 de marzo, 2018, desde en.wikipedia.org.
5. Isochoric Process. (n.d.). In Wikipedia. Recuperado el 28 de marzo, 2018, desde en.wikipedia.org.