Изотермический процесс

Под изотермическим процессом понимают процесс изменения состояния газа при его постоянной температуре. Изотермический процесс в p-v- координатах изображается равнобокой гиперболой, называемой изотермой, уравнение которой p v = const. В
p- v -координатах процесс расширения газа изображается кривой 1–2, а процесс сжатия – кривой 1–2'.

В изотермическом процессе давление и объем газа изменяются. Зависимость между параметрами газа в процессе определяют из уравнений начального и конечного состояний,
т. е.

р₁ V₁ = (М /μ) RТ, (a)

р₂ V₂ = (М /μ) RТ. (б)

Из уравнений (а) и (б) находим, что

p ₁ v ₁ = p ₂ v ₂ = p v = const, откуда p ₁/ p ₂ = v ₂/ v _l.

Так как в изотермическом процессе Т = const, то изменение внутренней энергии газа равно нулю, т. е. Δ u = 0.

Работа в изотермическом процессе, совершенная массой газа 1 кг, может быть определена по формуле при замене в ней р на (R /m) T/v, т. е.

Заменяя v ₂/ v ₁ в уравнении на р ₁/ р ₂, получим новое выражение работы М кг массы газа, т. е.

L = (МR /m) T ln(p ₁/ p ₂).

Из уравнения первого закона термодинамики q = Δ u + l следует, что при Δ u = 0 теплота, сообщаемая газу, идет только на работу расширения, т. е. q = l, или на основании полученных уравнений

q = (МR /m) T ln(v₂ / v₁); q = = (МR /m) T ln(p ₁/ p ₂)

При изотермическом сжатии газа теплоту от газа следует отводить в окружающую среду в количестве, эквивалентном работе сжатия.