Изобарный процесс

Под изобарным процессом понимают процесс изменения состояния газа при его постоянном давлении. Изобарный процесс может происходить при нагревании или охлаждении газа в условиях постоянного его давления.

Уравнение изобарного процесса р = const.

Изобарный процесс в р-v- координатах изображается изобарой – прямой линией, параллельной оси v. (В р- v -координатах процесс нагревания газа изображается прямой 1–2, а процесс охлаждения – прямой 1–2'. Если точка 1 характеризует начальное состояние газа с параметрами р ₁, v ₁ и Т ₁, то при подводе теп-лоты конечное состояние газа характеризуется точкой 2 с параметрами р ₂, v ₂ и Т ₂.

Зависимость между параметрами газа в процессе определяется из характеристических уравнении начального и конечного состояний, т. e. p _l v _l = (М/m) R T _l; p ₂ v ₂ = (М/m) R T ₂. Разделив первое уравнение на второе и сократив равные величины, получим уравнение изобарного процесса

v ₁/ v ₂ = T ₁/ T ₂ или Т ₁/ v ₁ = T ₂/ v ₂.

Работу, совершаемую массой газа М кг (Дж), определяют по формуле

Определив значения v ₁ и v ₂ из уравнений состояния газов и подставив их значения в уравнение, получим новое выражение работы
М кг массы газа, т. е.

L = (M /m) R (T ₂ – T ₁).

Учитывая, что изменение внутренней энергии не зависит от характера процесса, а зависит только от начальной и конечной температур газа, то изменение внутренней энергии в изобарном процессе, как и в любом другом процессе, определяют по формуле. т. е.

Δ u = c_v M (T ₂ – T ₁).

Количество теплоты (Дж), сообщенной M кг газа, определяют из уравнения первого закона термодинамики, т. е.

q = Δ u + l,

или

q_p = c_v (T ₂ – T ₁) + p (v ₂ – v ₁),

или для М кг газа

Q_p = M c_p (T ₂ – T ₁),

где Q_p – количество теплоты, сообщенной М кг газа, Дж.

Изменение энтальпии в процессе, согласно (1.35) и (1.37)

Δ h = h ₂ – h ₁ = (u ₂ + p ₂ v ₂) – (u ₁ + p ₁ v ₁). (а)

С учетом того, что давление в ходе процесса остается неизменным, выражение (а) принимает вид

Δ h = (u ₂ – u ₁) + p (v ₂ – v ₁) = Δ u + l.

Из уравнения первого закона термодинамики q = Δ u + l следует, что при постоянном давлении изменение энтальпии в процессе соответствует количеству тепла, сообщенного рабочему телу: Δ h = q.