Изобарический процесс – это термодинамический процесс, в котором давление остается постоянным. Обычно это достигается, позволяя объему расширяться или сжиматься таким образом, чтобы нейтрализовать любые изменения давления, которые могут быть вызваны теплопередачей.
Термин изобарический происходит от греческого iso , что означает равный, и baros , что означает вес.
В изобарическом процессе обычно происходят изменения внутренней энергии. Система выполняет работу и передает тепло, поэтому ни одна из величин первого закона термодинамики не сводится к нулю. Однако работу при постоянном давлении довольно легко рассчитать с помощью уравнения:
W = p * Δ V
Поскольку W – это работа , p – давление (всегда положительное), а Δ V – изменение объема, мы видим, что есть два возможных исхода изобарического процесса:
- Если система расширяется (Δ V положительно), то система выполняет положительную работу ( и наоборот).
- Если система сжимается (Δ V отрицательно), то система выполняет отрицательную работу (и наоборот).
Примеры изобарических процессов
Если у вас есть цилиндр с утяжеленным поршнем, и вы нагреваете в нем газ, газ расширяется за счет увеличения энергии. Это соответствует закону Чарльза – объем газа пропорционален его температуре. Утяжеленный поршень поддерживает постоянное давление. Вы можете рассчитать объем проделанной работы, зная изменение объема газа и давления. Поршень смещается из-за изменения объема газа, в то время как давление остается постоянным.
Если поршень был зафиксирован и не двигался, как газ нагревается, давление будет расти, а не объем газа. Это не был бы изобарический процесс, поскольку давление не было постоянным. Газ не мог произвести работу по перемещению поршня.
Если вы удалите источник тепла из цилиндра или даже поместите его в морозильную камеру, он потеряет тепло для В окружающей среде газ сжимается в объеме и вместе с ним опускает утяжеленный поршень, поддерживая постоянное давление. Это отрицательная работа, система сжимается.
Изобарический процесс и фазовые диаграммы
На фазовой диаграмме изобарический процесс будет отображаются в виде горизонтальной линии, поскольку это происходит при постоянном давлении. Эта диаграмма покажет вам, при каких температурах вещество является твердым, жидким или паром для диапазона атмосферных давлений.
Термодинамические процессы
В термодинамических процессах система имеет изменение энергии, что приводит к изменениям давления, объема, внутренней энергии, температуры или теплопередачи. В естественных процессах часто одновременно работают несколько из этих типов.. Кроме того, в природных системах большинство этих процессов имеют предпочтительное направление и не являются легко обратимыми.
- Адиабатический процесс – нет передачи тепла внутрь или наружу. системы.
- Изохорный процесс – без изменения объема, в этом случае система не работает.
- Изобарический процесс – без изменения давления.
- Изотермический процесс – без изменения температуры.