Изохорный процесс – это термодинамический процесс, в котором объем остается постоянным. Поскольку объем постоянный, система не работает и W = 0. («W» – это аббревиатура для работы.) Это, пожалуй, самая легкая из термодинамических переменных для управления, поскольку ее можно получить, поместив систему в герметичный контейнер, который не расширяется и не сжимается.
Первый закон термодинамики
Чтобы понять изохорный процесс, вам нужно понять первый закон термодинамики, который гласит:
«Изменение внутренней энергии системы равно разнице между теплом, добавленным к системе из окружающей среды, и выполненной работой. системой в ее окружении “.
Применяя к этой ситуации первый закон термодинамики, вы обнаружите, что:
delta-Since delta – U – это изменение внутренней энергии, а Q – теплопередача в систему или из нее. , вы видите, что все тепло поступает либо от внутренней энергии, либо идет на увеличение внутренней энергии.
Постоянный объем
Можно выполнять работу с системой без изменения объема, как в случае перемешивания жидкости. Некоторые источники используют «изохорический» в этих случаях для обозначения «нулевой работы» независимо от того, произошло изменение объема или нет. Однако в большинстве простых приложений этот нюанс не нужно учитывать – если объем остается постоянным на протяжении всего процесса, это изохорный процесс.
Пример Расчет
Веб-сайт Nuclear Power, бесплатный некоммерческий онлайн-сайт, созданный и поддерживаемый инженерами, дает пример расчета с использованием изохорного процесса.
Предположим, что в идеальном газе имеется изохорный подвод тепла. В идеальном газе молекулы не имеют объема и не взаимодействуют. Согласно закону идеального газа, давление изменяется линейно с температурой и количеством и обратно пропорционально объему. Основная формула будет выглядеть так:
pV = nRT
где:
- p – абсолютное давление газа.
- n – количество вещества
- T – абсолютная температура
- V – объем.
- R – идеальная или универсальная газовая постоянная, равная произведению постоянной Больцмана и постоянной Авогадро.
- K – это научное сокращение от Кельвина
В этом уравнении символ R постоянная, называемая универсальной газовой постоянной, которая имеет одинаковое значение для всех газов, а именно R = 8,31 Дж/моль К.
Изохорный процесс можно выразить с законом идеального газа как:
p/T = constant
Поскольку процесс изохорный, dV = 0, работа давление-объем равна нулю. Согласно модели идеального газа, внутренняя энергия может быть рассчитана следующим образом:
∆U = mc v ∆T
, где свойство c v (Дж/моль K) упоминается как удельная теплоемкость (или теплоемкость) при постоянном объеме, потому что при определенных особых условиях (постоянный объем) она связывает изменение температуры системы с количеством энергии, добавляемой за счет теплопередачи.
Так как система или система не выполняет никакой работы, первый закон термодинамики диктует ∆U = ∆Q. Поэтому :
Q = mc v ∆T