Presión externa frente a presión interna

Question

Si lo he entendido bien; cuando calculamos el trabajo realizado por un sistema o sobre el sistema podemos utilizar la presión externa. Esto se debe a que esta presión permanecerá constante en comparación con la presión interna que cambiará durante el proceso, por lo que el cálculo será más sencillo. ¿Es correcto?

¿Cuál será la diferencia entre los diagramas (V,p) y (V,Pex)? Supongo que la diferencia es que el diagrama (V,P) tendrá una gráfica curva mientras que el (V,Pex) tendrá una gráfica recta horizontal. ¿Es correcto?

Answer 1

Si la presión externa es constante, obtendrás una gráfica recta paralela al eje V en el diagrama p-V. Sí, la presión externa es constante si está relacionada con la presión atmosférica.

La presión interna le dará un gráfico curvo en el diagrama p-V. El área entre este gráfico curvo y el otro gráfico en el diagrama p-V le dará el trabajo que se realiza en el sistema.

Answer 2

Consideremos el caso de un bloque que se mueve sobre una superficie sin fricción con una fuerza $\mathbf F$ actuando sobre él para un desplazamiento $\mathbf d$ entonces el trabajo realizado por la fuerza externa es $W = \mathbf F \cdot \mathbf d$ . Ahora se preguntarán ¿por qué no hemos considerado la fuerza interna para esto? La razón es que ambas representan el mismo intercambio de energía, es decir, del empujador al bloque.

Consideremos ahora el caso de una fuerza que empuja un pistón que a su vez empuja un gas. Aquí puedes ver que para cada caso (distinto del estado de equilibrio) $P_{ext} = P_{int} + \Delta P$ es decir, no forman un par de reacción de acción y a menos que el pistón esté en reposo al inicio y al final esta $\Delta P$ disipa parte de esta energía. Así que para averiguar el trabajo realizado sobre el sistema por la fuerza externa consideramos $\int P_{ext} \cdot dV$ y no $\int P_{int} \cdot dV$ .