Ізобаричний процес

Ізобаричний процес — процес за якого тиск, який здійснює система на зовнішні тіла, залишається сталим (p = const).

Для розрахунку роботи термодинамічної системи припустимо, що деяка кількість ідеального газу знаходиться в циліндрі з поршнем (рис. 2.5).

За нескінченно малого зміщення поршня — dl під дією сили тиску газу змінюється робота dA = Fdl = p ⋅ Δsdl = pdv (2.48).

де Δs — площа поршня, dv = Δsdl — зміна об’єму системи.

Якщо тиск у процесі поширення не залишається сталою величиною, то робота, яка виконується системою під час зміни об’єму від V1,доV2 , розраховується за формулою:

(2.49)

Лише в поодиноких випадках, коли зовнішній тиск залишається постійним, ΔA = p(v2 − v1) = pΔV(2.50).

або для рівноважного процесу за постійного об’єму. dA = p ⋅ dV (2.51).

Робота системи проти зовнішніх сил може бути розрахова на графічно. Якщо в будь-якому процесі залежність тиску від об’єму задається кривою а (рис. 2.6), то за формулами (2.49) і (2.51) повна робота розширення газу від об’єму V1, до об’єму V2 дорівнюватиме площі криволінійної трапеції V1 −1− 2 −V2 −V1.

рис.2.6

Якщо p = const, то лінія 1—2 є прямою, яка паралельна осі OV, і ми приходимо до формули (2.50). Рівняння ізобаричного процесу можна отримати, знову використовуючи рівняння стану ідеального газу:

тобто, за ізохоричного процесу об’єм газу прямо пропорційний його абсолютній температурі.

Теплообмін з оточуючим середовищем розраховують за формулою:

де cp — питома; Сp — молярна теплоємність газу за постійного тиску.

Застосування першого закону термодинаміки до ізобаричного процесу дає отримане вище співвідношення:

(2.54)

Останнє співвідношення називається рівнянням Р. Маєра. Для питомої та молярної теплоємностей газу матимемо

Таким чином, теплоємність ідеального газу за постійного об’єму та постійного тиску залежить лише від кількості ступенів вільності; для всіх газів, молекули яких мають однакову кількість ступенів вільності, молярні теплоємності однакові.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *