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Proceso isocórico. Física.

Introducción

Un proceso isocórico o isovolumétrico se presenta cuando el volumen del sistema permanece constante. Debido a que la variación de volumen es cero, no se realiza trabajo ni sobre el sistema no de este último sobre los alrededores, por lo que se cumple que T_r = 0 y \Delta E_i = 0. Estas últimas expresiones indican que todo el calor suministrado aumentará en la misma proporción a la energía interna.

Un ejemplo de este proceso se presenta al cocer alimentos dentro de una olla exprés, la cual disminuye el tiempo de cocción, pues sirve como depósito para que la temperatura y presión aumenten en el interior conforme transcurre el tiempo, manteniendo su volumen constante. En general, se presenta cuando un gas se calienta dentro de un recipiente con volumen fijo. Debido a este comportamiento, los aerosoles contenidos en recipientes traen la leyenda «no exponer al fuego», ya que de hacerlo, la temperatura y la presión interna aumentan significativamente y puede originarse una explosión del recipiente.

Figura 1. Proceso que muestra al cocer alimentos dentro de una olla exprés (proceso isocórico).

En el caso de calentar dos masas iguales de gas, una a presión constante y otra a volumen constante, para que logren el mismo incremento de temperatura se requiere proporcionar mayor calor al sistema de presión constante (Q_p > Q_v). Ellos se debe a que en el proceso isobárico el calor suministrado se usa para aumentar la energía interna y efectuar trabajo, mientras que en el proceso isocórico todo el calor se usa para incrementar exclusivamente la energía interna.

Problema resuelto

Problema. Un recipiente hermético que mantiene su volumen constante contiene gas. Si se le suministran 50 calorías desde el exterior, ¿qué variación de energía interna presenta?

Figura 2. Recipiente hermético.

Solución. Se realiza una conversión de calorías a Joule la cantidad de calor.

\displaystyle Q = 50 \ (cal) \left(\frac{4.2 \ J}{1 \ cal} \right)

\displaystyle Q = 210 \ (J)

La cantidad de calor es positivo debido a que entra al sistema. Después, al no haber variación de volumen no se efectúa trabajo, así que en la ecuación de la variación de la energía interna

\Delta E_i = Q - T_r

\Delta E_i = Q

\therefore \Delta E_i = 210 \ (J)

La variación de energía interna aumenta debido a que se le suministró calor al sistema.


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