La diferencia clave entre los procesos adiabáticos y politrópicos es que en los procesos adiabáticos no se produce transferencia de calor, mientras que en los procesos politrópicos se produce transferencia de calor.
En química, dividimos el universo en dos partes. La parte que vamos a estudiar es “un sistema”, y el resto es “el entorno”. Un sistema puede ser un organismo, un recipiente de reacción o incluso una sola célula. Podemos distinguir los sistemas unos de otros por el tipo de interacciones que tienen o por los tipos de intercambios que tienen lugar. Podemos clasificar los sistemas en dos grupos como sistemas abiertos y cerrados. A veces, la materia y la energía pueden traspasar los límites del sistema. La energía intercambiada puede tomar varias formas, como energía luminosa, energía térmica, energía sonora, etc. Si la energía de un sistema cambia debido a una diferencia de temperatura, decimos que ha habido un flujo de calor. Adiabático y politrópico son dos procesos termodinámicos que se relacionan con la transferencia de calor en los sistemas.
¿Qué es adiabático?
El cambio adiabático es aquel en el que no se transfiere calor hacia adentro o hacia afuera del sistema. Esta limitación de la transferencia de calor se produce principalmente de dos formas. Una es mediante el uso de un límite aislado térmicamente para que no pueda entrar ni existir calor. Por ejemplo, una reacción que llevamos a cabo en un Dewar es adiabática. En segundo lugar, un proceso adiabático ocurre cuando un proceso se lleva a cabo muy rápidamente; por lo tanto, no queda tiempo para transferir calor hacia adentro y hacia afuera.
En termodinámica, podemos mostrar cambios adiabáticos como dQ=0 donde Q es energía térmica. En estos casos, existe una relación entre la presión y la temperatura. Por lo tanto, el sistema cambia debido a la presión en condiciones adiabáticas.
Por ejemplo, piense en lo que sucede en la formación de nubes y en las corrientes de convección a gran escala. A mayor altitud, la presión atmosférica es menor. Cuando el aire se calienta, tiende a subir. Debido a que la presión del aire exterior es baja, el paquete de aire ascendente intentará expandirse. Al expandirse, las moléculas de aire realizan trabajo, y esto alterará su temperatura. Por eso la temperatura se reduce al subir.
Figura 01: La formación de nubes es un ejemplo de proceso adiabático
Según la termodinámica, la energía en la parcela de aire permanece constante, pero se puede convertir en diferentes formas de energía (para hacer el trabajo de expansión o tal vez para mantener su temperatura). Sin embargo, no hay intercambio de calor con el exterior. También podemos aplicar este mismo fenómeno a la compresión de aire (p.ej., un pistón). En esa situación, cuando la parcela de aire se comprime, la temperatura aumenta. Estos procesos se denominan calentamiento y enfriamiento adiabáticos.
¿Qué es politrópico?
El proceso politrópico ocurre con una transferencia de calor. Sin embargo, la transferencia de calor ocurre de manera reversible en este proceso.
Figura 02: Inflar un globo bajo el sol es un ejemplo de proceso politrópico
Cuando un gas sufre este tipo de transferencia de calor, la siguiente ecuación es cierta para un proceso politrópico.
PVn=constante
Donde P es la presión, V es el volumen y n es una constante. Por lo tanto, para mantener constante la PV en el proceso de expansión/compresión del gas politrópico, se produce un intercambio de calor y trabajo entre el sistema y el entorno. Por lo tanto, politrópico es un proceso no adiabático.
¿Cuál es la diferencia entre adiabático y politrópico?
El cambio adiabático es aquel en el que no se transfiere calor dentro o fuera del sistema mientras que el proceso politrópico ocurre con una transferencia de calor. Por lo tanto, la diferencia clave entre los procesos adiabáticos y politrópicos es que en los procesos adiabáticos no se produce transferencia de calor, mientras que en los procesos politrópicos se produce transferencia de calor. Además, la ecuación dQ=0 es cierta para el proceso adiabático, mientras que la ecuación PVn=constante es cierta para el proceso politrópico.
Resumen: adiabático frente a politrópico
El proceso adiabático y politrópico son dos procesos termodinámicos importantes. La diferencia clave entre los procesos adiabáticos y politrópicos es que en los procesos adiabáticos no se produce transferencia de calor, mientras que en los procesos politrópicos se produce transferencia de calor.
