Proceso cuasiestático | Todo es importante con 6 preguntas frecuentes

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Preguntas frecuentes / notas breves

  • ¿Qué es una fuerza cuasi estática?
  • ¿Es el proceso reversible cuasi estático?
  • ¿Es el proceso adiabático cuasi estático?
  • ¿Cuáles son los ejemplos de procesos cuasiestáticos en nuestra vida diaria?
  • ¿Por qué un proceso reversible es necesariamente un proceso cuasi estático?
  • Dado que la presión es uniforme en el proceso cuasi estático, ¿cómo se puede realizar algún trabajo?

Definición de proceso cuasi-estático

Se puede definir en palabras simples que el proceso ocurre muy lentamente, y todo el estado que pasa por este proceso está en equilibrio.

El significado de la palabra "Quasi" es casi. La estática significa que las propiedades térmicas son constantes en el tiempo. Todos los procesos reversibles son cuasi. La lentitud del proceso es la principal característica de este proceso.

Proceso no cuasi-estático

No se realiza por ninguna diferencia finita del sistema. La mayoría de los procesos que ocurren a nuestro alrededor (en la naturaleza) pueden denominarse procesos no cuasi-estáticos.

Ambos procesos pueden entenderse bien mediante el diagrama que se muestra a continuación,

Proceso cuasiestático
Diagrama Proceso cuasi estático y no cuasi estático

Ayuda a analizar. Se estudia principalmente en libros y referencias. Ya sabemos que el estudio introductorio de la termodinámica comienza con cuasi procesos. Podemos notar fácilmente el trabajo PdV en este diagrama. La curva de non cuasi parece tipo semicírculo. El método cuasi-estático está representado por una línea recta.

Diferencia entre proceso cuasiestático y reversible

Podemos definir un proceso reversible como si el sistema restaurara su etapa inicial o inicial y no hubiera ningún efecto del proceso en el entorno.

En un proceso reversible, el proceso sigue el mismo camino en las funciones de avance y retroceso. No hay impacto del sistema en el entorno. Idealmente, este tipo de proceso no puede ser posible debido a la fricción.

Se puede definir en palabras simples que el proceso ocurre muy lentamente, y todo el estado que pasa por este proceso está en equilibrio.

No hay fricción presente en este proceso. Entonces, podemos decir que idealmente, los procesos son reversibles.

No hay generación de entropía en ambos procesos. Podemos hacer que cualquier proceso sea reversible si continuamos el proceso a un ritmo prolongado.

Ejemplo de proceso cuasi-estático

Podemos considerar el proceso de compresión estática como un ejemplo del proceso cuasi estático. En este proceso, el volumen del sistema cambiará muy lentamente, pero la presión del sistema permanece durante todo el proceso.

El proceso de compresión con cilindro y pistón se muestra en la siguiente figura,

Proceso de compresión del proceso cuasiestático

Características del proceso cuasiestático

Es un proceso termodinámico donde el proceso ocurre a un ritmo muy lento. Podemos decir que el proceso ocurre casi en reposo.

Cada punto o etapa de este proceso se considera en condiciones de equilibrio.

Podemos decir que el control del cuasi proceso no requiere esfuerzo. En el proceso no cuasi-estático, el control puede ser un desafío en comparación con el cuasi ideal. La razón detrás de esto es la velocidad del proceso.

Es un proceso termodinámico en el que el tiempo necesario para completar el proceso será infinito.

Es muy eficiente ya que no hay pérdidas en este proceso. No hay fricción ni generación de calor debido a la fricción. En el caso de un proceso no cuasi, hay fricción, que en última instancia es una pérdida menos eficiente que cuasi.

Este proceso es de naturaleza reversible.

El dispositivo que trabaja en un proceso cuasiestático produce el máximo trabajo

Procesos cuasiestáticos comunes

Idealmente, el proceso cuasi reversible no puede ser posible en la práctica. Siempre hay alguna pérdida en cualquier sistema. Con algunos supuestos, podemos considerar algunos procesos como cuasi procesos.

  • Procesos de gas ideal a un ritmo lento.
  • Proceso de compresión a un ritmo prolongado
  • Procesos reversibles.
  • Crecimiento del árbol

Depósito de temperatura enorme

Condición para un gas ideal en un proceso adiabático cuasiestático

Si consideramos el proceso cuasi adiabático, hay alguna condición que cumplir. Si el gas ideal se comprime del estado 1 al estado 2, entonces

P1 y V1 Es la condición inicial del sistema,

P2 y V2 Es la condición final del sistema,

La condición para el sistema es,

PV ^ {\ gamma} = Constante

Podemos escribir esta condición para ambas condiciones como se muestra a continuación,

P1V1 ^ {\ gamma} = P2V2 ^ {\ gamma}

Condiciones para el proceso cuasi-estático

Es un proceso termodinámico donde el proceso ocurre a un ritmo muy lento. Podemos decir que el proceso ocurre casi en reposo.

Cada punto o etapa de este proceso se considera en condiciones de equilibrio.

Podemos decir que el control de este proceso es muy sencillo. En el proceso no cuasi-estático, el control puede ser un desafío en comparación con cuasi. La razón detrás de esto es la velocidad del proceso.

Es un proceso termodinámico en el que el tiempo necesario para completar el proceso será infinito.

Este proceso es muy eficiente ya que no hay pérdidas. No hay fricción ni generación de calor debido a la fricción. En el caso de un proceso no cuasi, hay fricción, que en última instancia es una pérdida menos eficiente que cuasi.

Este proceso es de naturaleza reversible.

El dispositivo que trabaja en este proceso produce el máximo trabajo

Diferencia entre proceso cuasi-estático y no cuasi-estático

Se puede definir en palabras simples que es el proceso que ocurre muy lentamente, y todo el estado que pasa por este proceso está en equilibrio.

Este proceso siempre es de naturaleza reversible.

No hay fricción ni pérdida presente.

No se realiza por ninguna diferencia finita del sistema. La mayoría de los procesos que nos rodean (en la naturaleza) pueden denominarse procesos no cuasiestáticos.

El proceso no cuasi es siempre irreversible.

Siempre hay fricción y pérdida presente en el sistema.

Podemos escribir la relación para la generación de entropía,

dS = \ frac {dQ} {T} + I

Donde dS denota cambio de entropía en el sistema

El cambio de entropía en el sistema puede ser positivo, negativo o cero.

Calor transferido en un proceso cuasiestático infinitesimal

La ecuación de transferencia de calor para este proceso ideal se puede escribir en la siguiente espuma para el cálculo,

dQ = \ left (\ frac {Cv} {nR} \ right) \ cdot \ left (V \ cdot dP \ right) + \ left (\ frac {Cp} {nR} \ right) \ cdot \ left (P \ cdot dv \ derecha)

Aquí

dQ = transferencia de calor

 Cv = capacidad calorífica de volumen constante

n = no. de moles de sustancia

 R = constante de gas ideal

 Cp = capacidad calorífica a presión constante

 V = volumen,

dV = volumen diferencial

 P = Presión,

dP = Presión diferencial

Importancia del proceso cuasiestático

Se propone en 1909 como un "proceso cuasi-estático". Es un proceso fundamental en el campo de la termodinámica para el análisis. Proporciona el máximo rendimiento de trabajo en el sistema. Aunque este proceso es ideal, este proceso en los diversos estudios es vasto.

En este proceso, el sistema permanece en equilibrio durante un tiempo infinitesimal. Las razones de su importancia en el campo de la ingeniería son

1. Este proceso es fácil de analizar.

2. Cualquier dispositivo que trabaje en este proceso produce el máximo de trabajo. No hay pérdida de energía.

Ejemplo de proceso no cuasi-estático

Cada proceso en la naturaleza es un proceso no cuasi-estático,

Esos procesos no ocurren a un ritmo prolongado. Puede considerar cualquier proceso como un proceso no cuasi-estático.

  • Transferencia de calor rápida,
  • Compresión rápida,
  • Expansión,

Proceso cíclico no cuasi-estático

No se realiza por ninguna diferencia finita del sistema. La mayoría de los procesos que nos rodean (en la naturaleza) pueden denominarse procesos no cuasiestáticos.

Podemos notar fácilmente la curva en el diagrama que se muestra a continuación. Como sabemos, el proceso no cuasi-estático no regresa con la misma ruta. El proceso hacia atrás siempre tiene una dirección diferente para ser considerado un proceso cíclico.

Diagrama de proceso cuasiestático

El diagrama de ambos procesos se muestra a continuación para el proceso de expansión.

Diagrama cuasiestático y no cuasiestático

Entropía de proceso cuasiestático

Podemos escribir la relación para la generación de entropía,

dS = \ frac {dQ} {T} + I

Donde dS denota cambio de entropía en el sistema

El cambio de entropía en el sistema puede ser positivo, negativo o cero.

Ecuación del proceso cuasiestático

Puede derivarse de varios procesos en termodinámica. La ecuación para diferentes procesos con la propiedad constante se da a continuación,

Proceso con presión constante (proceso isobárico)

W_ {12} = \ int PdV

Proceso con volumen constante (proceso isocórico)

W_ {12} = \ int PdV = 0

Proceso con temperatura constante (proceso isotérmico)

W_ {12} = P1 V1 \ cdot ln \ frac {V1} {V2}

Proceso politropico

W_ {12} = \ frac {P1V1 - P2V2} {n-1}

Preguntas Frecuentes

¿Qué es la fuerza cuasi estática?

Puede indicarse como la fuerza aplicada muy lentamente sobre el sistema. Debido a esta fuerza, el sistema se deforma muy lentamente con un tiempo infinito. Este tipo de fuerza se puede definir como una fuerza cuasi estática.

¿Es el proceso reversible cuasi estático?

Este proceso siempre es reversible.

No hay fricción ni pérdida presente.

No es un proceso realizado por ninguna diferencia finita del sistema. La mayoría de los procesos que nos rodean (en la naturaleza) pueden denominarse procesos no cuasiestáticos.

¿Es el proceso adiabático cuasi estático?

Un proceso adiabático es un proceso sin transferencia de calor. También se considera que un proceso isentrópico significa entropía constante del sistema.

Hay algunas condiciones para que el proceso sea cuasi.

Si el proceso adiabático ocurre a un ritmo muy lento, entonces se puede considerar como un proceso adiabático cuasiestático.

¿Cuáles son los ejemplos de procesos cuasi estáticos en nuestra vida diaria?

Es un proceso ideal en la naturaleza; aún así, el proceso que ocurre muy lentamente puede considerarse como cuasi.

Crecimiento del árbol,

¿Por qué un proceso reversible es necesariamente un proceso cuasi estático?

Este proceso siempre es de naturaleza reversible.

No hay fricción ni pérdida presente. No hay pérdida de calor en absoluto en este proceso.

No se realiza por ninguna diferencia finita del sistema. La mayoría de los procesos que nos rodean (en la naturaleza) pueden denominarse procesos no cuasiestáticos.

Dado que la presión es uniforme en el proceso cuasi estático, ¿cómo se puede realizar algún trabajo? ?

Si la presión es constante en cualquier sistema con este proceso, el trabajo realizado puede ser dado por la siguiente ecuación,

Proceso con presión constante (proceso isobárico)

W_ {12} = \ int PdV

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Sobre Deepakkumar Jani

Soy Deepak Kumar Jani, estoy cursando un doctorado en energía mecánica renovable. Tengo cinco años de experiencia docente y dos de investigación. Mi área temática de interés es la ingeniería térmica, la ingeniería automotriz, la medición mecánica, el dibujo técnico, la mecánica de fluidos, etc. He presentado una patente sobre "Hibridación de energía verde para la producción de energía". He publicado 17 artículos de investigación y dos libros.
Me complace ser parte de Lambdageeks y me gustaría presentar parte de mi experiencia de una manera simplista a los lectores.
Aparte de lo académico y la investigación, me gusta vagar por la naturaleza, capturar la naturaleza y crear conciencia sobre la naturaleza entre las personas.
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