Изохорен процес

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към навигацията Направо към търсенето
Серия статии на тема
Термодинамика
Machine-thermoacoustique.png
Енталпия . Ентропия . Топлина

Изохорен процес е понятие от термодинамиката. Името му идва от гръцкото isos, „равен“, и khora, „място“. При този процес, колкото и фактори да бъдат променени за дадено тяло (вещество), докато обемът му не бъде променен, то няма да извърши никаква работа. Ако идеалният газ е подложен на този процес и количеството на газа е константа, то тогава нарастването на енергията, температурата и налягането ще нараснат с еднакви размери. Най-често първите изследвания на изохорния процес са свързани с Гийом Амонтон. В своята работа „Парижки мемоари“ през 1702 г. той описва поведението на газ във фиксиран обем вътре в така наречения „въздушен термометър“. Течността в него е в равновесие под въздействието на налягането на газа в резервоара и атмосферното налягане. При нагряване налягането в резервоара се увеличава и течността се изтласква в излизаща от резервоара тръба. Връзката между температурата и налягането е установена под формата:

През 1801 г. Джон Далтон в две от своите есета публикува експеримент, с който установява, че всички газове и пари, които той изследва при постоянно налягане, се разширяват по същия начин с промяна на температурата, ако началната и крайната температура са еднакви. Този закон е наречен Закон на Гей-Люсак, тъй като Гей-Люсак скоро провежда независими експерименти, потвърждава същото разширение на различни газове и получава практически същия коефициент като Далтон. Впоследствие той също комбинира своя закон със закона на Бойл-Мариот, което дава възможност, наред с други неща, да се опише изохорният процес.

Термодинамика на процеса[редактиране | редактиране на кода]

От дефиницията за работа следва, че елементарната работа в термодинамичния процес е равна на :

δA=PdV

За да определим пълната работа на процеса, ще интегрираме този израз :

но тъй като обемът е непроменен, т.е. dV=0, тогава такъв интеграл е равен на нула. Следователно при изохорния процес газът не изпълнява работа :

A=0

Същото може да бъде показано на графиката на изохорния процес. От математическа гледна точка работата на процеса е равна на площта на такава графика. Но графиката на изохорния процес е права линия, перпендикулярна на оста на обема. По този начин площта под него е нула.

Промяната във вътрешната енергия на идеалния газ може да се намери по формулата:

Където i – броят на градусите на свобода, който зависи от броя на атомите в молекулата на газа (3 – за едноатомен (например неон), 5 – за двуатомен (например кислород) и 6 – за триатомен и други (например, молекула водна пара)).

Използвайки първия закон на термодинамиката, можете да намерите количеството топлина в термодинамичния процес :

Но при изохорния процес газът не върши работата. Тоест, равенството се осъществява:

по този начин цялата топлина, която газът получава, се изразходва за промяна на вътрешната енергия.