Izohoriskais process

Attēla avots / Getty Images

Izohorisks process ir a termodinamiskais process kurā tilpums paliek nemainīgs. Tā kā tilpums ir nemainīgs, sistēma nedarbojas un W = 0. ('W' ir darba saīsinājums.) Iespējams, tas ir visvieglāk kontrolējamais no termodinamiskajiem mainīgajiem, jo ​​to var iegūt, ievietojot sistēmu noslēgtā vietā. konteiners, kas ne izplešas, ne saraujas.

Pirmais termodinamikas likums

Lai saprastu izohorisko procesu, jums ir jāsaprot pirmais termodinamikas likums, kas nosaka:

'Sistēmas iekšējās enerģijas izmaiņas ir vienādas ar starpību starp siltumu, ko sistēmai pievieno no tās apkārtnes, un darbu, ko sistēma veic tās apkārtnē.'

Piemērojot pirmais likums No termodinamikas šajā situācijā jūs atklājat, ka:

delta-kopš delta- IN ir iekšējās enerģijas izmaiņas un J ir siltuma pārnesi sistēmā vai iziet no tās, redzat, ka viss siltums nāk no iekšējā enerģija vai iet uz iekšējās enerģijas palielināšanu.

Pastāvīgs apjoms

Ir iespējams strādāt pie sistēmas, nemainot tilpumu, piemēram, šķidruma maisīšanas gadījumā. Dažos avotos šajos gadījumos tiek lietots izohorisks, lai apzīmētu “nulles darbu” neatkarīgi no tā, vai apjoms ir mainījies vai nav. Tomēr lielākajā daļā vienkāršu lietojumu šī nianse nav jāņem vērā — ja skaļums paliek nemainīgs visā procesā, tas ir izohorisks process.

Aprēķina piemērs

Vietne Kodolenerģija , bezmaksas bezpeļņas tiešsaistes vietne, ko izveidojuši un uztur inženieri, sniedz piemēru aprēķinam, kas ietver izohorisko procesu.

Pieņemsim izohorisku siltuma pievienošanu ideālā gāzē. In an ideāla gāze , molekulām nav tilpuma un tās nesadarbojas. Saskaņā ar ideālās gāzes likums , spiedienu mainās lineāri atkarībā no temperatūras un daudzuma un apgriezti ar apjoms . Pamatformula būtu šāda:

pV = nRT

kur:

• lpp ir gāzes absolūtais spiediens
• n ir vielas daudzums
• T ir absolūtā temperatūra
• IN ir apjoms
• R ir ideālā jeb universālā gāzes konstante, kas vienāda ar reizinājumu Bolcmana konstante un Avogadro konstante
• K ir zinātniskais saīsinājums vārdam Kelvins

Šajā vienādojumā simbols R ir konstante, ko sauc par universālo gāzes konstante kam ir vienāda vērtība visām gāzēm, proti, R = 8,31 Džouls / kurmis K.

Izohorisko procesu var izteikt ar ideālās gāzes likumu šādi:

p/T = konstante

Tā kā process ir izohorisks, dV = 0, spiediena un tilpuma darbs ir vienāds ar nulli. Saskaņā ar ideālās gāzes modeli iekšējo enerģiju var aprēķināt šādi:

∆U = m c_iekšā∆T

kur īpašums c_iekšā(J/mols K) tiek apzīmēts kā īpašs karstums (vai siltumietilpība) pie nemainīga tilpuma, jo noteiktos īpašos apstākļos (konstants tilpums) tas saista sistēmas temperatūras izmaiņas ar siltuma pārneses rezultātā pievienotās enerģijas daudzumu.

Tā kā sistēma vai sistēma neveic nekādu darbu, pirmais termodinamikas likums nosaka ∆U = ∆Q. Tāpēc:

Q = m c_iekšā∆T