enfriamiento de los gases y magnetismo

[jean carlos araujo]

Enfriamiento de los gases y magnetismo
En termodinámica se designa como proceso adiabático a aquél en el cual
el sistema (generalmente, un fluido que realiza un trabajo) no
intercambia calor con su entorno. Un proceso adiabático que es además
reversible se conoce como proceso isentrópico. El extremo opuesto, en
el que tiene lugar la máxima transferencia de calor, causando que la
temperatura permanezca constante, se denomina proceso isotérmico.
El término adiabático hace referencia a elementos que impiden la
transferencia de calor con el entorno. Una pared aislada se aproxima
bastante a un límite adiabático. Otro ejemplo es la temperatura
adiabática de llama, que es la temperatura que podría alcanzar una
llama si no hubiera pérdida de calor hacia el entorno. En
climatización los procesos de humectación (aporte de vapor de agua)
son adiabáticos, puesto que no hay transferencia de calor, a pesar que
se consiga variar la temperatura del aire y su humedad relativa.
El calentamiento y enfriamiento adiabático son procesos que comúnmente
ocurren debido al cambio en la presión de un gas. Esto puede ser
cuantificado usando la ley de los gases ideales.
Las propiedades de las curvas adiabáticas en un diagrama P-V son las
siguientes:
1. Cada adiabática se aproxima asintóticamente a ambos ejes del
diagrama P-V (al igual que las isotermas).
2. Cada adiabática interseca cada isoterma exactamente una sola vez.
3. Una curva adiabática se parece a una isoterma, excepto que durante
una expansión, una adiabática pierde más presión que una isoterma, por
lo que inclinación es mayor (es más vertical).
4. Si las isotermas son cóncavas hacia la dirección "noreste" (45°),
entonces las adiabáticas son cóncavas hacia la dirección "este
noreste" (31°).
5. Si adiabáticas e isotermas se dibujan separadamente con cambios
regulares en la entropía y temperatura, entonces a medida que nos
alejamos de los ejes (en dirección noreste), parece que la densidad de
las isotermas permanece constante, pero la densidad de las adiabáticas
disminuye. La excepción se encuentra muy cerca del cero absoluto,
donde la densidad de las adiabáticas cae fuertemente y se hacen muy
raras (Véase también: Teorema de Nernst)
Enfriamiento adiabático del aire
Existen, tres relaciones en el enfriamiento adiabático del aire:
1. La relación ambiente de la atmósfera, que es la proporción a la que
el aire se enfría a medida que se gana altitud.
2. La tasa seca adiabática, es de unos -1° por cada 100 metros de
subida.
3. La tasa húmeda adiabática, es de unos -0,6° - 0,3º por cada 100
metros de subida.
La primera relación se usa para describir la temperatura del aire
circundante a través del cual está pasando el aire ascendente. La
segunda y tercera proporción son las referencias para una masa de aire
que está ascendiendo en la atmósfera. La tasa seca adiabática se
aplica a aire que está por debajo del punto de rocío, por ejemplo si
no está saturado de vapor de agua, mientras que la tasa húmeda
adiabática se aplica a aire que ha alcanzado su punto de rocío. El
enfriamiento adiabático es una causa común de la formación de nubes.
El enfriamiento adiabático no tiene por qué involucrar a un fluido.
Una técnica usada para alcanzar muy bajas temperaturas (milésimas o
millonésimas de grado sobre el cero absoluto) es la desmagnetización
adiabática, donde el cambio en un campo magnético en un material
magnético es usado para conseguir un enfriamiento adiabático.
Procesos adiabáticos en mecánica cuántica
En mecánica cuántica una transformación adiabática es un cambio lento
en el Hamiltoniano cuántico que describe el sistema y que resulta en
un cambio de los valores propios del Hamiltoniano pero no de sus
estados propios, lo que se conoce como cruce evitado. Por ejemplo, si
un sistema comienza en su estado fundamental permanecerá en el estado
fundamental a pesar de que las propiedades de este estado pueden
cambiar. Si en tal proceso se produce un cambio cualitativo en las
propiedades del estado fundamental, como por ejemplo un cambio de spin
la transformación se denomina transición de fase cuántica. Las
transiciones de este tipo son transiciones de fase prohibidas por la
mecánica clásica. En contraste, si el cambio en el Hamiltoniano no es
infinitamente lento el proceso se denomina diabático y se puede dar
una transición de Landau-Zener.

[frank castillo]

Tambien se puede decir que los Proceso isotérmico o proceso isotermo
se denomina el cambio de temperatura reversible en un sistema
termodinámico, siendo dicho cambio de temperatura constante en todo el
sistema. La compresión o expansión de un gas ideal en contacto
permanente con un termostato es un ejemplo de proceso isotermo, y
puede llevarse a cabo colocando el gas en contacto térmico con otro
sistema de capacidad calorífica muy grande y a la misma temperatura
que el gas; este otro sistema se conoce como foco caliente. De esta
manera, el calor se transfiere muy lentamente, permitiendo que el gas
se expanda realizando trabajo. Como la energía interna de un gas ideal
sólo depende de la temperatura y ésta permanece constante en la
expansión isoterma, el calor tomado del foco es igual al trabajo
realizado por el gas: Q = W.

Una curva isoterma es una línea que sobre un diagrama representa los
valores sucesivos de las diversas variables de un sistema en un
proceso isotermo. Las isotermas de un gas ideal en un diagrama P-V,
llamado diagrama de Clapeyron, son hipérbolas equiláteras, cuya
ecuación es P•V = constante.