De acuerdo con la Primera Ley de la Termodinámica, en cualquier proceso termodinámico la cantidad de calor Q recibido por un sistema es igual al trabajo realizado por él más la variación de su energía interna.
Cuando la presión es constante, el calor intercambiado por el sistema con el medio externo se utiliza para trabajar y cambiar la energía interna. En muchas situaciones prácticas, los sistemas se someten a presión atmosférica, como en el caso de una reacción química. La figura anterior muestra el diagrama fotovoltaico de este tipo de proceso.
En este caso, en la ecuación de la Primera Ley,
Q = τ + ∆U
ninguno de los términos es cero. El trabajo se escribe en función de la variación de volumen volumeV, como por ejemplo:
τ = P.∆V
Para el caso particular de un gas monoatómico ideal, la energía se puede escribir de la siguiente manera:
Por lo tanto, podemos escribir la Primera Ley de la Termodinámica en función de ΔV:
El calor intercambiado con el medio es (5/2) P.ΔV, y el 40% del total, que corresponde a P.ΔV, se utiliza para realizar el trabajo; y (3/2) P.ΔV, que corresponde al 60% del total, se utilizan para alterar la energía interna. Este resultado es válido para un gas monoatómico ideal.
El calor está relacionado con la variación de temperatura (usando la ley de los gases ideales) por:
Por tanto, el calor suministrado puede calcularse por el cambio de temperatura o por el cambio de volumen.
Por Domitiano Marques
Licenciada en Física
Fuente: Escuela Brasil - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/primeira-lei-para-processos-isobaricos.htm