Los principios básicos de la termodinámica encapsulan el modo de transferencia de energía entre dos entidades. Hay una serie de procesos a través de los cuales tiene lugar dicha transferencia de energía, y estos diversos procesos se denominan procesos termodinámicos. A menudo se representan como funciones de presión y volumen o temperatura y entropía. Adiabático e Isentrópico son dos de estos procesos.
Adiabático vs Isentrópico
La principal diferencia entre los términos adiabático e isentrópico radica en el mecanismo de transferencia de energía involucrado y el tipo de sistemas que son en consecuencia. Los dos términos tienen significados variados, sin embargo, con respecto al campo de la termodinámica, son representativos de las condiciones externas impuestas a un sistema energético particular.
El término adiabático significa que no hay transferencia de calor, es energía perdida ni ganada. Por lo tanto, constituye un sistema con aislamiento térmico. 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 calor total intercambiado entre el sistema y sus alrededores es cero. Como resultado, la única variable que influye en el cambio en la energía interna del sistema es el trabajo realizado.
Isentrópico significa un proceso adiabático idealizado – que es reversible y no sufre cambios en la entropía. Tanto los procesos isentrópicos como los procesos reversibles adiabáticos son tipos de procesos politrópicos. Los procesos politrópicos son aquellos que obedecen al PVn = C. En este caso, P representa presión, V representa volumen yn en los dos procesos antes mencionados es ? y C es una constante. Los procesos adiabáticos ocurren en un sistema estrictamente aislado térmicamente, mientras que los procesos isentrópicos pueden no.
Tabla de comparación entre adiabático e isentrópico
| Parámetros de comparación | Adiabático | Isentrópico |
| Condiciones Esenciales | – Sistema perfectamente aislado. – Proceso rápido para facilitar la transferencia de calor. | – La entropía debe permanecer constante. – Reversible. |
| Relación de gases ideales | Reversible: PV? = Constante. Irreversible: dU = -P (ext) dV (Función de cambio de energía interna, presión y volumen) | PV? 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 : cambio en la entropía representado como una función de la transferencia neta de calor y la temperatura del sistema. | La entropía permanece sin cambios. |
| Posibles casos de uso | Fenómeno meteorológico de explosión de calor. | Turbinas. |
¿Qué es adiabático?
Los procesos adiabáticos pueden ser de dos tipos – de 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 disminuye. Debido a la caída de la temperatura, esto constituye un enfriamiento adiabático. Por el contrario, en la compresión adiabática de un gas ideal, se trabaja en el sistema que comprende el gas en un entorno aislado térmicamente. Como resultado, la temperatura del gas aumenta. Esto da lugar a lo que se llama calefacción adiabática. 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 se emplean en motores diesel.
¿Qué es Isentropic?
Un proceso isentrópico, como sugiere el término, es uno en el que no hay intercambio de calor neto y, lo que es más importante, la entropía del sistema es una constante. En los procesos adiabáticos reversibles, el cambio de entropía es cero. Por lo tanto, todos los procesos adiabáticos reversibles también constituyen procesos isentrópicos. Sin embargo, viceversa no siempre está implícito en este caso. Existen procesos isentrópicos que no son adiabáticos. El punto fundamental a tener en cuenta en el caso de los procesos isentrópicos es que el cambio es que la entropía no tiene lugar.
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. Dicho sistema no es adiabático ( ya que no es un sistema aislado térmicamente ) sino que es isentrópico. La mayoría de los sistemas isentrópicos también se caracterizan principalmente por la falta de fricción. Esta falta de fricción es lo que permite que el proceso sea reversible y un proceso adiabático idealizado.
Diferencias principales entre adiabático e isentrópico
- Un proceso adiabático siempre ocurre en un sistema aislado térmicamente, mientras que un isentrópico puede no hacerlo.
- El cambio neto en la entropía puede encontrarse en un proceso adiabático en el que sería irreversible. Un proceso isentrópico no puede acomodar un cambio en la entropía.
- Si un proceso adiabático es reversible, es isentrópico. Sin embargo, un isentrópico no siempre es un proceso adiabático que es reversible. Un proceso que se adhiere a las condiciones esenciales de la entropía neta también puede ser isentrópico.
- Para un proceso adiabático, el equilibrio no necesita ser una constante mientras que para un proceso isentrópico, el equilibrio siempre es una constante.
- En un proceso adiabático, la energía interna neta es igual al trabajo realizado, sin embargo, este no necesariamente tiene que ser el caso en un proceso isentrópico.
- Solo si el proceso es reversible y adiabático podemos considerarlo isentrópico. Existen escenarios de la vida real como en el caso de un compresor real donde se puede suponer adiabático pero sufre pérdidas debido al cambio en las condiciones del sistema. Debido a estas pérdidas, la compresión se vuelve irreversible. Por lo tanto, la compresión no es isentrópica.
Síntesis
Hay una miríada de caminos que puede tomar un proceso termodinámico. Sobre la base de la salida que el sistema debe dar, se pueden manipular variables como la presión, el trabajo realizado. Como resultado, surgen combinaciones únicas de resultados. Los procesos adiabáticos y los procesos isentrópicos ocurren como resultados de distintos sistemas termodinámicos donde los requisitos previos pertenecen a la energía térmica y la entropía, respectivamente. Aunque varían en sus condiciones sistémicas, no son sistemas mutuamente excluyentes. Tanto los procesos adiabáticos como los procesos isentrópicos tienen casos de uso significativos en la vida real.