Proces izochoryczny
Źródło obrazu / Obrazy Getty
Proces izochoryczny to proces termodynamiczny w którym objętość pozostaje stała. Ponieważ objętość jest stała, system nie działa, a W = 0. („W” jest skrótem oznaczającym pracę). Jest to prawdopodobnie najłatwiejsza do kontrolowania zmienna termodynamiczna, ponieważ można ją uzyskać, umieszczając system w szczelnym kontener, który nie rozszerza się ani nie kurczy.
Pierwsza zasada termodynamiki
Aby zrozumieć proces izochoryczny, musisz zrozumieć pierwszą zasadę termodynamiki, która mówi:
'Zmiana energii wewnętrznej systemu jest równa różnicy między ciepłem dodanym do systemu z otoczenia a pracą wykonaną przez system na jego otoczeniu.'
Stosowanie pierwsze prawo termodynamiki do tej sytuacji, okazuje się, że:
delta-Od delta- W jest zmiana energii wewnętrznej i Q jest wymiana ciepła do lub z systemu, widzisz, że całe ciepło pochodzi z energia wewnętrzna lub idzie do zwiększania energii wewnętrznej.
Stała objętość
Możliwa jest praca na układzie bez zmiany objętości, jak w przypadku mieszania cieczy. Niektóre źródła używają słowa „izochoryczność” w tych przypadkach, aby oznaczać „pracę zerową”, niezależnie od tego, czy nastąpiła zmiana głośności, czy nie. Jednak w większości prostych aplikacji ten niuans nie będzie musiał być brany pod uwagę — jeśli objętość pozostaje stała przez cały proces, jest to proces izochoryczny.
Przykładowe obliczenia
Strona internetowa Energia atomowa , bezpłatna witryna internetowa typu non-profit, stworzona i utrzymywana przez inżynierów, podaje przykład obliczeń obejmujących proces izochoryczny.
Załóżmy izochoryczne dodawanie ciepła w gazie doskonałym. W ciągu gaz doskonały , cząsteczki nie mają objętości i nie wchodzą w interakcje. Według idealne prawo gazu , nacisk zmienia się liniowo z temperaturą i ilością i odwrotnie z tom . Podstawowa formuła to:
pV = nRT
gdzie:
- p jest bezwzględnym ciśnieniem gazu
- n to ilość substancji
- T to temperatura bezwzględna
- W jest głośność?
- R jest idealną lub uniwersalną stałą gazową równą iloczynowi Stała Boltzmanna i stała Avogadro
- K to naukowy skrót od kelwin
W tym równaniu symbol R jest stałą zwaną uniwersalną stała gazowa który ma taką samą wartość dla wszystkich gazów – mianowicie R = 8,31 Dżul / kret K.
Proces izochoryczny można wyrazić równaniem gazu doskonałego jako:
p/T = stała
Ponieważ proces jest izochoryczny, dV = 0, praca ciśnienie-objętość jest równa zeru. Zgodnie z modelem gazu doskonałego, energię wewnętrzną można obliczyć ze wzoru:
∆U = mcwT
gdzie nieruchomość cw(J/mol K) jest określany jako ciepło właściwe (lub pojemności cieplnej) przy stałej objętości, ponieważ w pewnych specjalnych warunkach (stała objętość) wiąże zmianę temperatury systemu z ilością energii dodanej przez wymianę ciepła.
Ponieważ nie ma żadnej pracy wykonanej przez system lub w systemie, pierwsza zasada termodynamiki dyktuje: ∆U = ∆Q. W związku z tym:
Q = mcwT