К изопроцессам

При изопроцессах в термодинамической системе один из параметров остается постоянным.

Изохорный процесс (V =const). При изохорном процессе газ не совершает работы против внешних сил . Вся теплота идет на увеличение внутренней энергии

Для произвольной массы газа получим

Изобарный процесс (р = const). При изобарном процессе работа газа при расширении равна

Если использовать уравнение Клапейрона – Менделеева для двух состояний, то

; , откуда

Тогда работа равна

Из этого равенства можно определить физический смысл универсальной газовой постоянной R – она равна работе изобарного расширения 1 моля идеального газа при нагревании его на 1 К.

Изотермический процесс (Т=const). Найдем работу при изотермическом расширении

Так как Т=const, внутренняя энергия газа не изменяется

,

т.е. все тепло, сообщаемое системе, идет на совершение работы

Адиабатический процесс. Процесс, происходящий без теплообмена с окружающей средой (d Q=0) Q=const. Первое начало термодинамики имеет вид:

т.е. работа совершается за счет внутренней энергии газа. Если газ расширяется , температура понижается. Если происходит сжатие газа, то , работу над газом совершают внешние силы, температура газа повышается. Уравнение адиабатического процесса имеет вид:

(уравнение Пуассона),

где = С _р/ С _v – коэффициент Пуассона или показатель адиабаты.

Теплоемкость при адиабатическом процессе равна нулю .

Диаграмма этого процесса (адиабата) в координатах

(p, V) изображается гиперболой, более крутой, чем изотерма. При адиабатическом сжатии происходит увеличение давления не только за счет уменьшения объема, но и за счет увеличения температуры.

Работа при адиабатическом расширении от V ₁ до V ₂:

рис.25 , или