Che cos'è il processo isobaro?

Un processo isobarico è un processo termodinamico in cui la pressione rimane costante. Questo di solito si ottiene consentendo al volume di espandersi o contrarsi in modo da neutralizzare eventuali variazioni di pressione che sarebbero causate dal trasferimento di calore.

Il termine isobarico deriva dal greco iso, significato uguale e baros, significato peso.

In un processo isobarico, in genere ci sono cambiamenti energetici interni. Il lavoro viene svolto dal sistema e il calore viene trasferito, quindi nessuna delle quantità nella prima legge della termodinamica si riduce facilmente a zero. Tuttavia, il lavoro a pressione costante può essere calcolato abbastanza facilmente con l'equazione:

W = p * Δ V

Da W è il lavoro, p è la pressione (sempre positiva) e ΔV è il cambiamento di volume, possiamo vedere che ci sono due possibili esiti in un processo isobarico:

• Se il sistema si espande (ΔV è positivo), quindi il sistema fa un lavoro positivo (e viceversa).
• Se il sistema si contrae (ΔV è negativo), quindi il sistema fa un lavoro negativo (e viceversa).

Esempi di processi isobari

Se si dispone di un cilindro con un pistone ponderato e si riscalda il gas al suo interno, il gas si espande a causa dell'aumento di energia. Ciò è conforme alla legge di Charles: il volume di un gas è proporzionale alla sua temperatura. Il pistone ponderato mantiene costante la pressione. È possibile calcolare la quantità di lavoro svolto conoscendo la variazione di volume del gas e la pressione. Il pistone viene spostato dalla variazione del volume del gas mentre la pressione rimane costante.

Se il pistone fosse fisso e non si muovesse mentre il gas veniva riscaldato, la pressione aumenterebbe piuttosto che il volume del gas. Questo non sarebbe un processo isobarico, poiché la pressione non era costante. Il gas non ha potuto produrre lavoro per spostare il pistone.

Se rimuovete la fonte di calore dal cilindro o addirittura la mettete in un congelatore in modo da perdere calore nell'ambiente, il gas si ridurrebbe in volume e ridurrebbe il pistone ponderato mentre manteneva una pressione costante. Questo è un lavoro negativo, il sistema si contrae.

Diagramma di processo e fase isobarica

In un diagramma di fase, un processo isobarico verrebbe mostrato come una linea orizzontale, poiché si svolge sotto una pressione costante. Questo diagramma mostrerebbe a quali temperature una sostanza è solida, liquida o vapore per una serie di pressioni atmosferiche.

Processi Termodinamici

Nei processi termodinamici, un sistema ha un cambiamento di energia e provoca cambiamenti di pressione, volume, energia interna, temperatura o trasferimento di calore. Nei processi naturali, spesso più di uno di questi tipi sono al lavoro contemporaneamente. Inoltre, i sistemi naturali molti di questi processi hanno una direzione preferita e non sono facilmente reversibili.

• Processo adiabatico: nessun trasferimento di calore all'interno o all'esterno del sistema.
• Processo isocorico: nessuna variazione di volume, nel qual caso il sistema non funziona.
• Processo isobarico - nessun cambiamento di pressione.
• Processo isotermico - nessun cambiamento di temperatura.