Adiabático vs Isentrópico: Diferencia y Comparación

Los principios básicos de la termodinámica encapsulan el modo de transferencia de energía entre dos entidades. Hay varios procesos a través de los cuales tiene lugar dicha transferencia de energía, y estos diversos procesos se denominan procesos termodinámicos.

Se representan como funciones de presión y volumen o temperatura y entropía. Adiabático e isentrópico son dos de esos procesos.

Puntos clave

  1. El proceso adiabático se refiere a un proceso termodinámico en el que no entra ni sale calor del sistema, mientras que el proceso isentrópico se refiere a un proceso termodinámico sin cambio de entropía.
  2. El proceso adiabático puede ser reversible o irreversible, mientras que el proceso isentrópico siempre es reversible.
  3. En el proceso adiabático, la temperatura puede cambiar mientras que la energía interna permanece constante, mientras que en el proceso isentrópico, tanto la temperatura como la energía interna permanecen constantes.

Adiabático vs Isentrópico

Los procesos adiabáticos se refieren a cambios de temperatura y presión que ocurren sin intercambio de calor o materia. Los procesos isentrópicos se refieren a cambios en la temperatura y la presión que ocurren sin cambios en la entropía. Los procesos adiabáticos pueden ser isentrópicos, pero no todos los procesos adiabáticos son isentrópicos.

Adiabático vs Isentrópico

Adiabático significa que no hay transferencia de calor, es decir, el calor no se pierde ni se gana en la transferencia de energía. Por tanto, constituye un sistema aislado térmicamente. Representa un proceso ideal de transferencia de energía.

Puede ser reversible (donde la energía interna total permanece sin cambios) o irreversible (la energía interna total se altera). En un proceso adiabático, el intercambio de calor total entre el sistema y su entorno es cero.

Como resultado, el trabajo realizado es la única variable que influye en el cambio de energía interna del sistema.

Isentrópico significa un proceso adiabático idealizado que es reversible y no sufre cambios en la entropía. Tanto los procesos isoentrópicos como los procesos adiabáticos reversibles son tipos de procesos politrópicos.

Los procesos politrópicos son aquellos que obedecen al PVn = c

En este caso, P representa la presión, V representa el volumen, n es el índice politrópico y C es una constante. Los procesos adiabáticos ocurren en un sistema estrictamente aislado térmicamente, mientras que los procesos isoentrópicos pueden no ocurrir.

Tabla de comparación

Parámetros de comparaciónAdiabáticoIsentrópico
Condiciones Esenciales– Sistema perfectamente aislado
– Proceso rápido para facilitar la transferencia de calor
– La entropía debe permanecer constante
- reversible
Relación de gases idealesReversible: PVn = Constante
Irreversible: dU = -P(externo)dV (Función de cambio en energía interna, presión y volumen)
PVn es siempre una constante
Energía Interna Total
(U = Q + W)
La energía interna es igual al trabajo realizado ya que el sistema está aislado térmicamente (Q = 0)La energía interna es igual a la suma del calor externo aplicado y el trabajo realizado.
Cambio de entropía (ΔS)Reversible – Sin cambios en la entropía
Irreversible – El cambio de entropía se representa como una función de la temperatura y la transferencia de calor neta del sistema.
La entropía permanece sin cambios.
Posibles casos de usoEl fenómeno meteorológico de la explosión de calor.Turbinas

¿Qué es adiabático?

Los procesos adiabáticos pueden ser de dos tipos: expansión adiabática y compresión adiabática. En la expansión adiabática de un gas ideal, el gas ideal dentro del sistema funciona y, por lo tanto, la temperatura del sistema desciende.

Debido a la caída de la temperatura, esto constituye un enfriamiento adiabático. Por el contrario, en la compresión adiabática de un gas ideal, se realiza trabajo sobre el sistema que comprende el gas en un ambiente aislado térmicamente.

Como resultado, la temperatura del gas aumenta. Esto da lugar a lo que se denomina calentamiento adiabático.

En consecuencia, estas propiedades se utilizan en aplicaciones específicas de la vida real. Por ejemplo, las propiedades de expansión se emplean en torres de enfriamiento y las propiedades de compresión en diesel motores.

¿Qué es Isentrópico?

Como sugiere el término, un proceso isoentrópico es aquel en el que no hay intercambio de calor neto y, lo que es más importante, la entropía del sistema es una constante. En procesos adiabáticos reversibles, el cambio de entropía es cero.

Por lo tanto, todos los procesos adiabáticos reversibles también constituyen procesos isentrópicos. Sin embargo, lo contrario no siempre está implícito en este caso.

Existen procesos isoentrópicos que no son adiabáticos. El punto fundamental a tener en cuenta en el caso de los procesos isoentrópicos es que no se produce el cambio de entropía.

El sistema puede estar sujeto a entropía positiva y entropía negativa igual y opuesta. En tal caso, el cambio neto en la entropía sigue siendo cero ya que los dos valores de entropía se equilibran entre sí.

Tal sistema no es adiabático (ya que no es un sistema térmicamente aislado) sino isentrópico. La mayoría de los sistemas isoentrópicos también se caracterizan principalmente por la falta de fricción.

Esta falta de fricción hace que el proceso sea reversible y un proceso adiabático idealizado.

Principales diferencias entre adiabático e isentrópico

  1. Un proceso adiabático siempre ocurre en un sistema térmicamente aislado, mientras que uno isentrópico puede no ocurrir.
  2. El cambio neto de entropía se puede encontrar en un proceso adiabático en el que sería irreversible. Un proceso isoentrópico no puede acomodar un cambio en la entropía.
  3. Si un proceso adiabático es reversible, es isentrópico. Sin embargo, un isentrópico no siempre es un proceso adiabático reversible. Un proceso que se adhiere a las condiciones esenciales de la entropía neta también puede ser isoentrópico.
  4. Para un proceso adiabático, el equilibrio no necesita ser una constante, mientras que el equilibrio siempre es una constante para un proceso isoentrópico.
  5. En un proceso adiabático, la energía interna neta es igual al trabajo realizado. Sin embargo, esto no tiene por qué ser necesariamente el caso en un proceso isoentrópico.
  6. Sólo si el proceso es reversible y adiabático podemos considerarlo isentrópico. Existen escenarios de la vida real, como en el caso de un compresor, donde se puede suponer adiabático pero sufre pérdidas debido a cambios en las condiciones del sistema. Debido a estas pérdidas, la compresión se vuelve irreversible. Por tanto, la compresión no es isoentrópica.
Referencias
  1. https://sci-hub.se/https://aapt.scitation.org/doi/abs/10.1119/1.197364
  2. http://www.asimow.com/reprints/PhilTrans_355_255.pdf
  3. http://www.mhtl.uwaterloo.ca/courses/me354/lectures/pdffiles/ch2.pdf

Última actualización: 11 de junio de 2023

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25 pensamientos sobre “Adiabático vs Isentrópico: Diferencia y Comparación”

  1. La explicación detallada de lo que constituye un proceso isentrópico fue esclarecedora. La falta de fricción y la reversibilidad fueron particularmente interesantes.

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