Постоянное давление и объем

Физика > Постоянное давление и объем

 

Изучите изобарный и изохорный процесс в термодинамике: описание термодинамических процессов, постоянные давление и объем газа, внутренняя энергия, формулы.

Изобарический процесс – газ функционирует при стабильном давлении, а изохорный – объем поддерживается стабильным.

Задача обучения

• Разобраться в изобарических и изохорных процессах.

Основные пункты

• Изобарический процесс осуществляется в условиях стабильного давления. В таком случае работа выполняется как PΔV.
• Изобарические расширения газа нуждаются в теплопередаче для поддержания стабильного давления.
• Изохорный процесс – объем остается неизменным, а значит, выполняемая системой работа приравнивается к нулю. Газ получит внутреннюю энергию.

Термин

• Внутренняя энергия – сумма всей энергии в системе, включая кинетическую и потенциальную.

Переданное в систему тепло способно преобразоваться во внутреннюю энергию или использоваться для работы в окружающей среде. Изобарный процесс – работа газа в окружающей среде со стабильным давлением. Если же поддерживается неизменный объем, то столкнулись с изохорным.

Изобарический процесс (стабильное давление)

Для изобарного процесса необходимы условия постоянного давления. В таком случае, действующая сила также будет постоянной, а работа выполняется как PΔV. Это может быть подвижный поршень в цилиндре, из-за чего давление внутри всегда пребывает под атмосферным, хотя и изолировано. То есть, система имеет динамический контакт подвижной границы с резервуаром неизменного давления. Если газ в стабильном давлении расширяется, то тепло передается в систему с определенной скоростью. Это изобарное расширение.

Изобарическое расширение газа нуждается в теплопередаче в период разложения, чтобы поддержать стабильное давление. Движение также постоянно, поэтому работа выполняется как PΔV

Изохорный процесс (неизменный объем)

Изохорным считают процесс с неизменным объемом, то есть выполняемая работа приравнивается к нулю. Для простой системы двух измерений любая тепловая энергия, получаемая снаружи, будет поглощаться в качестве внутренней.

Его еще именуют изометрическим процессом. Это может быть закрытая жестяная банка, вмещающая лишь горящий воздух. Сначала она не будет расширяться, но газ добудет внутреннюю энергию, из-за чего повысится температурный показатель и давление: ΔQ = ΔU.

Можно сказать, что система динамически изолирована жесткой чертой от окружающей среды.

---