Expansió lliure

Termodinàmica
Branques Clàssica · Estadística · Química Equilibri / No-equilibri
Lleis Zero · Primera · Segona · Tercera
Sistemes Estat: Equació d'estat Gas ideal · Gas real Estat de la matèria · Equilibri Volum de control · Instruments Processos: Isobàric · Isocor · Isotèrmic Adiabàtic · Isentròpic · Isentàlpic Quasiestàtic · Politròpic Expansió lliure Reversible · Irreversible Endoreversibilitat Cicles: Màquina tèrmica · Bomba de calor · Rendiment tèrmic
Propietats del sistema Diagrames Propietats intensives i extensives Funcions d'estat: Temperatura / Entropia (intro.) † Pressió / Volum † Potencial químic / Nombre de partícules † († Variables conjugades) Títol de vapor Propietats reduïdes Funcions de procés: Treball · Calor
Propietats dels materials Capacitat tèrmica específica  ${\displaystyle c=}$ ${\displaystyle T}$ ${\displaystyle \partial S}$ ${\displaystyle N}$ ${\displaystyle \partial T}$ Compressibilitat  ${\displaystyle \beta =-}$ ${\displaystyle 1}$ ${\displaystyle \partial V}$ ${\displaystyle V}$ ${\displaystyle \partial p}$ Dilatació tèrmica  ${\displaystyle \alpha =}$ ${\displaystyle 1}$ ${\displaystyle \partial V}$ ${\displaystyle V}$ ${\displaystyle \partial T}$ Bases de dades termodinàmiques per substàncies pures
Equacions Teorema de Carnot · Teorema de Clausius · Relació fonamental · Llei dels gasos ideals · Relacions de Maxwell Taula d'equacions termodinàmiques
Potencials Energia lliure · Entropia lliure Energia interna ${\displaystyle U(S,V)}$ Entalpia ${\displaystyle H(S,p)=U+pV}$ Energia lliure de Helmholtz ${\displaystyle A(T,V)=U-TS}$ Energia lliure de Gibbs ${\displaystyle G(T,p)=H-TS}$
Científics Bernoulli · Carnot · Clapeyron · Clausius · von Helmholtz · Carathéodory · Pierre Duhem · Gibbs · Joule · Maxwell · von Mayer · Rankine · Smeaton · Stahl · Thomson · Thompson · Waterson

Un procés d'expansió lliure és un procés irreversible en el qual el gas s'expandeix en una cambra aïllada.

Els gasos reals experimenten un canvi de temperatura durant una expansió lliure. En canvi, per un gas ideal la temperatura no canvia, i les condicions abans i després de l'expansió lliure adiabàtica satisfan el següent:

p_i V_i = p_f V_f

On p és la pressió, V és el volum i f i i es refereixen als estats final i inicial, respectivament.

Durant l'expansió lliure el gas no fa treball. El gas passa pels estats de no equilibri termodinàmic abans d'arribar al seu estat final, la qual cosa implica que no es poden definir paràmetres termodinàmics. Per exemple, la pressió canvia localment de punt a punt, i el volum ocupat pel gas (el qual està format per partícules) no és una quantitat ben definida.

• Tipler, P., and Mosca, G. Physics for Scientists and Engineers (with modern physics), 6th edition, 2008. pàgs. 602 i 647.

• Efecte Joule-Thomson