Co to jest proces izobaryczny?

Jutta Klee / Getty Images

Proces izobaryczny to proces termodynamiczny, w którym nacisk pozostaje stała. Zwykle uzyskuje się to poprzez umożliwienie objętości rozszerzania się lub kurczenia w taki sposób, aby zneutralizować wszelkie zmiany ciśnienia, które byłyby spowodowane przez: wymiana ciepła .

Termin izobaryczny pochodzi z greki iso , co oznacza równe, i karmić , co oznacza wagę.

W procesie izobarycznym zazwyczaj występują energia wewnętrzna zmiany. Praca odbywa się przez system, a ciepło jest przekazywane, więc żadna z wielkości w pierwsza zasada termodynamiki łatwo zmniejszyć do zera. Jednak pracę przy stałym ciśnieniu można dość łatwo obliczyć za pomocą równania:

W = p * D W

Odkąd W jest praca, p to ciśnienie (zawsze dodatnie) i Δ W jest zmiana objętości, widzimy, że istnieją dwa możliwe wyniki procesu izobarycznego:

• Jeśli system się rozszerzy (Δ W jest pozytywny), wtedy system wykonuje pozytywną pracę (i odwrotnie).
• Jeśli system się kurczy (Δ W jest ujemna), to system wykonuje negatywną pracę (i na odwrót).

Przykłady procesów izobarycznych

Jeśli masz cylinder z obciążonym tłokiem i podgrzewasz w nim gaz, gaz rozszerza się z powodu wzrostu energii. Jest to zgodne z Prawo Karola - objętość gazu jest proporcjonalna do jego temperatury. Wyważony tłok utrzymuje stałe ciśnienie. Możesz obliczyć ilość wykonanej pracy, znając zmianę objętości gazu i ciśnienia. Tłok jest przemieszczany przez zmianę objętości gazu, podczas gdy ciśnienie pozostaje stałe.

Jeśli tłok był nieruchomy i nie poruszał się podczas podgrzewania gazu, ciśnienie wzrastałoby, a nie objętość gazu. Nie byłby to proces izobaryczny, ponieważ ciśnienie nie było stałe. Gaz nie mógł wytworzyć pracy w celu przemieszczenia tłoka.

Jeśli usuniesz źródło ciepła z butli lub nawet umieścisz je w zamrażarce, aby traciło ciepło do otoczenia, gaz zmniejszyłby swoją objętość i pociągnąłby w dół obciążony tłok, utrzymując stałe ciśnienie. To jest negatywna praca, system się kurczy.

Procesy izobaryczne i diagramy fazowe

W diagram fazowy , proces izobaryczny miałby postać linii poziomej, ponieważ odbywa się pod stałym ciśnieniem. Ten diagram pokazuje, w jakich temperaturach substancja jest stała, ciekła lub w postaci pary w zakresie ciśnień atmosferycznych.

Procesy termodynamiczne

W procesy termodynamiczne , system ma zmianę energii, co powoduje zmiany ciśnienia, objętości, energii wewnętrznej, temperatury lub wymiany ciepła. W naturalnych procesach często działa jednocześnie więcej niż jeden z tych typów. Ponadto systemy naturalne, większość tych procesów ma preferowany kierunek i nie można ich łatwo odwrócić.

• Proces adiabatyczny - brak przenoszenia ciepła do lub z systemu.
• Proces izochoryczny - brak zmiany głośności, w takim przypadku system nie działa.
• Proces izobaryczny - bez zmiany ciśnienia.
• Proces izotermiczny - brak zmian temperatury.