Изохорный процесс

Изохорный процесс
Тепловые процессы
Thermodynamics navigation image.svg
Статья является частью одноименной серии.
Адиабатический процесс
Изохорный процесс
Изобарный процесс
Изотермический процесс
Изоэнтропийный процесс
Изоэнтальпийный процесс
Политропный процесс
править
См. также «Физический портал»

Изохорический или изохорный процесс (от др.-греч. ἴσος «равный» и χώρος «место») — термодинамический процесс, который происходит при постоянном объёме. Для осуществления изохорного процесса в газе или жидкости достаточно нагревать (охлаждать) вещество в сосуде, который не изменяет своего объёма.

При изохорическом процессе давление идеального газа прямо пропорционально его температуре (см. Закон Шарля). В реальных газах закон Шарля не выполняется.

На графиках изображается линиями, которые называются изохоры. Для идеального газа они являются прямыми во всех диаграммах, которые связывают параметры: T (температура), V (объем) и P (давление).

Содержание

Термодинамика процесса

График изохорного процесса на диаграмме (P,V)

Из определения работы следует, что изменение работы при изохорном процессе равно:

 \delta A = P dV \,

Чтобы определить полную работу процесса проинтегрируем данное выражение. Поскольку объем неизменен, то:

 \int_{0}^{A}\delta A = \int_{V_1}^{V_1}PdV ,

Но такой интеграл равен нулю. Итак, при изохорном процессе газ работы не совершает:

A=0\, .

Графически доказать это намного проще. С математической точки зрения, работа процесса — это площадь под графиком. Но график изохорного процесса является перпендикуляром к оси абсцисс. Таким образом, площадь под ним равна нулю.

Изменение внутренней энергии идеального газа можно найти по формуле:

\Delta U=\frac{i}{2}\nu R\Delta T \, ,

где i — число степеней свободы, которое зависит от количества атомов в молекуле (3 для одноатомной (например, неон), 5 для двухатомной (например, кислород) и 6 для трёхатомной и более (например, молекула водяного пара)).

Из определения и формулы теплоёмкости и, формулу для внутренней энергии можно переписать в виде:

\Delta U=\nu c_v^{\mu}\Delta T \, ,

где  c_v^{\mu} — молярная теплоёмкость при постоянном объёме.

Используя первое начало термодинамики можно найти количество теплоты при изохорном процессе:

Q =\Delta U + A \,

Но при изохорном процессе газ не выполняет работу. То есть, имеет место равенство:

 Q = \Delta U = \nu c_v^{\mu} \Delta T \, ,

то есть вся теплота, которую получает газ идёт на изменение его внутренней энергии.

Энтропия при изохорном процессе

Поскольку в системе при изохорном процессе происходит теплообмен с внешней средой, то происходит изменение энтропии. Из определения энтропии следует:

 dS = {dQ \over T}

Выше была выведена формула для определения количества теплоты. Перепишем ее в дифференциальном виде:

 dQ = \nu c_v^{\mu} dT \, ,

где ν — количество вещества,  c_v^\mu  — молярная теплоемкостью при постоянном объеме. Итак, микроскопическое изменение энтропии при изохорном процессе можно определить по формуле:

 dS = {\nu c_v^{\mu} dT\over T}

Или, если проинтегрировать последнее выражение, полное изменение энтропии в этом процессе:

 \int\limits_{S_1}^{S_2} dS = \nu \int\limits_{T_1}^{T_2}{c_v^{\mu}dT\over T}\Rightarrow\Delta S=\nu\int\limits_{T_1}^{T_2}{c_v^{\mu}dT \over T} \,

В данном случае выносить выражение молярной теплоемкости при постоянном объеме за знак интеграла нельзя, поскольку она является функцией, которая зависит от температуры.

Список литературы

См. также


Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое "Изохорный процесс" в других словарях:

  • ИЗОХОРНЫЙ ПРОЦЕСС — процесс, происходящий в физ. системе при пост. объёме; на термодинамич. диаграммах состояния изображается изохорой. Для осуществления И. п. в газах и жидкостях их можно поместить в герметич. сосуд, не меняющий своего объёма. При И. п. механич.… …   Физическая энциклопедия

  • ИЗОХОРНЫЙ ПРОЦЕСС — (изохорический процесс) процесс, протекающий в системе при постоянном ее объеме. В отсутствие внешних полей (электрического, магнитного и др.) Изохорный процесс происходит без совершения внешней работы; изменение внутренней энергии системы в… …   Большой Энциклопедический словарь

  • ИЗОХОРНЫЙ ПРОЦЕСС — физ. или хим. процесс, протекающий в системе при постоянном объёме. Близок к И. п. процесс сгорания топлива в карбюраторном двигателе …   Большая политехническая энциклопедия

  • изохорный процесс — Термодинамический процесс, происходящий при постоянном объеме системы. [Сборник рекомендуемых терминов. Выпуск 103. Термодинамика. Академия наук СССР. Комитет научно технической терминологии. 1984 г.] Тематики термодинамика EN constant volume… …   Справочник технического переводчика

  • изохорный процесс — – процесс, происходящий при постоянном объеме. Общая химия : учебник / А. В. Жолнин [1] …   Химические термины

  • изохорный процесс — (изохорический процесс), процесс, протекающий в системе при постоянном её объёме. В отсутствие внешних полей (электрического, магнитного и др.) изохорный процесс происходит без совершения внешней работы; изменение внутренней энергии системы в… …   Энциклопедический словарь

  • изохорный процесс — [isochoric process] процесс в физической системе при постоянном объеме. В газах и жидкостях изохорный процесс легко осуществим, достаточно их поместить в герметически запаянный жесткий сосуд, не меняющий своего объема. При изохорном процессе… …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • изохорный процесс — izochorinis vyksmas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. isochoric process vok. isochore Zustandsänderung, f; isochorer Prozeß, m rus. изохорический процесс, m; изохорный процесс, m pranc. processus isochore, m …   Fizikos terminų žodynas

  • изохорный процесс — izochorinis vyksmas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Termodinaminės sistemos būsenos kitimas, kai jos tūris pastovus. atitikmenys: angl. isochoric process vok. isochore Zustandsänderung, f; isochorer Prozess, m rus.… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • изохорный процесс — izochorinis procesas statusas T sritis chemija apibrėžtis Sistemos būsenos kitimas, kai jos tūris pastovus. atitikmenys: angl. isochoric process rus. изохорный процесс …   Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

Книги



Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.