Diagrama p-v

En termodinámica, se conoce como diagrama p-v^[1]​^[2]​ (o simplemente diagrama PV) al diagrama que refleja la presión ${\displaystyle (p)}$ en el eje de ordenadas y el volumen ${\displaystyle (V)}$ en el eje de abscisas. En el diagrama p-v se representa el estado de un sistema termodinámico (como un punto en el mismo) o un proceso termodinámico del sistema (como una curva en él).

Utilidad del diagrama p-v

La ventaja más directa de la representación de los procesos termodinámicos en un diagrama p-v es que el trabajo realizado en el proceso (por el sistema o sobre el sistema) es el área bajo la curva. Efectivamente, de la propia definición del trabajo ${\displaystyle (W)}$  en termodinámica:^[1]​^[2]​^[3]​

${\displaystyle W_{ab}=\int _{a}^{b}p\operatorname {d} \!V}$ 

Por tanto, para un proceso termodinámico concreto entre los estados ${\displaystyle a}$  y ${\displaystyle b}$ , el trabajo será el directamente el área bajo la curva si representamos como varía la presión ${\displaystyle (p)}$  en función del volumen ${\displaystyle (V)}$ .

Para ello, tenemos que tener en cuenta que al fijar el proceso termodinámico, estamos fijando también como varían el resto de variables termodinámicas que sean necesarias para definir el estado del sistema en cada punto. De esa manera, se supone que somos capaces de conocer la presión como función del volumen, ${\displaystyle p=p(V)}$ .

Procesos termodinámicos habituales en el diagrama p-v

Los procesos más conocidos son aquellos en los que alguna de las variables termodinámicas permanece constante. Por ejemplo:^[4]​

• Isotérmico: proceso a temperatura constante.
• Isobárico: proceso a presión constante.
• Isocórico: proceso a volumen constante.

Proceso Isotérmico	Proceso Isobárico	Proceso Isocórico

Ciclos termodinámicos en el diagrama p-v

Artículo principal: Ciclo termodinámico

 

Ejemplo de Ciclo Termodinámico en el diagrama p-v

Se dice que el sistema ha realizado un proceso cíclico cuando, tras una sucesión de procesos termodinámicos encandenados, termina en el mismo estado en el que se encontraba inicialmente^[5]​^[6]​.

En esa situación, el trabajo total realizado en el ciclo por (o sobre) el sistema es el área total encerrada dentro del ciclo. Ello depende de como sea recorrido el ciclo:

• El sistema realiza un trabajo neto al recorrer el ciclo ${\displaystyle (W_{\textrm {ciclo}}>0)}$ ,si se ha realizado en sentido horario en el diagrama p-v.
• Se ha realizado trabajo neto sobre el sistema al recorrer el ciclo ${\displaystyle (W_{\textrm {ciclo}}<0)}$ , si se ha realizado en sentido antihorario en el diagrama p-v.

Véase también

• Estado de equilibrio termodinámico
• Ciclo termodinámico
• Proceso reversible
• Irreversibilidad

Referencias

1. Tipler, Paul A. (1999). «Capítulo 19: Calor y primer principio de la termodinámica». Física para la ciencia y la tecnología (Cuarta edición). Reverté. p. 570-573. ISBN 84-291-4381-5. 
2. «¿Qué son los diagramas PV?». Khan Academy. Consultado el 10 de noviembre de 2017. 
3. Teresa Martín Blas y Ana Serrano Fernández. . Curso de Física Básica. Archivado desde el original el 22 de noviembre de 2017. Consultado el 10 de noviembre de 2017. 
4. «Transformaciones termodinámicas». www.sc.ehu.es. Consultado el 21 de noviembre de 2017. 
5. «Ciclos termodinámicos.». Física Termodinámica. 3 de noviembre de 2014. Consultado el 21 de noviembre de 2017. 
6. «Heat Engine Concepts». hyperphysics.phy-astr.gsu.edu. Consultado el 21 de noviembre de 2017. 

•   Datos: Q311318
•   Multimedia: Pressure-volume diagrams