Calor y Expansión Libre

El trabajo realizado por un sistema termodinámico depende de la trayectoria en todas las condiciones.

Considere un sistema de dos cilindros conectados con una válvula de presión. Inicialmente, el cilindro A se llena con un gas ideal, mientras que el cilindro B está vacío

Al calentar el cilindro A, el gas absorbe el calor, aumentando temporalmente la presión dentro del cilindro A, que abre la válvula de presión. El gas se expande isotérmicamente en el cilindro B, disminuyendo la presión dentro del cilindro A.

Considerando partículas de gas insignificantes en los tubos de conexión, el volumen final de gas es igual a la suma de los volúmenes de gas en ambos cilindros.

Aquí, el trabajo se realiza en la válvula de presión debido al calentamiento del gas.

En otro proceso, considere el mismo sistema en su estado inicial, aislado de su entorno, de modo que no se intercambie calor.

Si se retira la válvula, el gas experimenta una rápida expansión libre en el cilindro B, alcanzando finalmente el mismo volumen final que en el primer proceso.

Durante esta expansión, los límites no se mueven, lo que indica que el trabajo realizado por el gas es cero bajo la expansión libre.