Diagrama de Clapeyron

 Diagrama de Clapeyron

Los diagramas P-V representan gráficamente el proceder de una sustancia, en sus diferentes estados ante la variación de sus coordenadas termodinámicas. Dentro de los procesos que son de especial interés en estos diagramas se debe resaltar que la representación de los procesos que suceden a temperatura constante, mediante las curvas llamadas isotermas. Con la ecuación de estado de los gases ideales se tiene una muy buena aproximación al estudio de gases a altas temperaturas y con bajas presiones, sin embargo, no todas las situaciones se basan en gases ideales, de hecho son una idealización y no explican el comportamiento de un gas real, en especial aquellas que implican un cambio de fase. Es claro que las sustancias no obedecen esta ecuación y el diagrama pV asociado, también llamado diagrama de Clapeyron es más complejo.

Cada punto en el diagrama PV representa un estado diferente del gas (uno para cada temperatura y volumen posibles). Conforme el gas sigue un proceso termodinámico, el estado del gas cambia, y por lo tanto el punto que lo representa en el diagrama PV. Al moverse, va dibujando una trayectoria (como se muestra en el diagrama de abajo).

¿Cómo determinamos el signo del trabajo que realiza un gas a partir de un diagrama PV?

Si presionamos el pistón, el volumen del gas decrecerá, por lo que el estado debe moverse a la derecha hacia volúmenes menores (como podemos ver en el diagrama de abajo). Ya que el gas se comprime, también podemos asegurar que se hace un trabajo positivo W sobre el gas.

Similarmente, si dejamos que el gas se expanda y empuje al pistón, su volumen se incrementará, por lo que el estado se moverá a la derecha hacia volúmenes mayores (como observamos en el diagrama de abajo). Ya que el gas se ha expandido, podemos asegurar que se hizo un trabajo negativo W sobre el gas.