Diagrama de presión-volumen
Un diagrama de presión-volumen (o diagrama PV , o ciclo de volumen-presión ) [1] se usa para describir los cambios correspondientes en volumen y presión en un sistema. Se utilizan comúnmente en termodinámica , fisiología cardiovascular y fisiología respiratoria .
Los diagramas PV, originalmente llamados diagramas indicadores , se desarrollaron en el siglo XVIII como herramientas para comprender la eficiencia de las máquinas de vapor .
Un diagrama PV traza el cambio en la presión P con respecto al volumen V para algún proceso o procesos. Por lo general, en termodinámica, el conjunto de procesos forma un ciclo , de modo que al completarse el ciclo no ha habido un cambio neto en el estado del sistema; es decir, el dispositivo vuelve a la presión y el volumen iniciales. [ cita requerida ]
La figura muestra las características de un diagrama PV idealizado. Muestra una serie de estados numerados (del 1 al 4). El camino entre cada estado consiste en algún proceso (A a D) que altera la presión o el volumen del sistema (o ambos).
Una característica clave del diagrama es que la cantidad de energía gastada o recibida por el sistema como trabajo se puede medir porque el trabajo neto está representado por el área delimitada por las cuatro líneas. En la figura, los procesos 1-2-3 producen una salida de trabajo, pero los procesos de 3-4-1 requieren una entrada de energía menor para volver a la posición/estado inicial; entonces el trabajo neto es la diferencia entre los dos. Esta figura está muy idealizada, en la medida en que todas las líneas son rectas y las esquinas son ángulos rectos. Un diagrama que muestre los cambios de presión y volumen en un dispositivo real mostrará una forma más compleja que encierra el ciclo de trabajo. [ cita requerida ] (sección Aplicaciones, más abajo).
El diagrama PV, entonces llamado diagrama indicador, fue desarrollado por James Watt y su empleado John Southern (1758–1815) para mejorar la eficiencia de los motores. [2] En 1796, Southern desarrolló la técnica simple, pero fundamental, para generar el diagrama fijando una tabla para que se moviera con el pistón, trazando así el eje del "volumen", mientras un lápiz , conectado a un manómetro , se movía en ángulo recto con el pistón, trazando "presión". [ cita requerida ]
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