Procesi izobarni, izohorni, izotermni i adijabatni za idealan plin

Poznavanje definicija u fizici ključno je za uspješno rješavanje različitih fizičkih problema. U članku ćemo razmotriti što se podrazumijeva pod izobarnim, izohornim, izotermnim i adijabatskim procesima za idealan plinski sustav.

Idealan plin i njegova jednadžba

Prije nego što nastavimo s opisom izobarnih, izohornih i izotermnih procesa, razmotrimo što je idealan plin. Pod ovom definicijom u fizici se vjeruje sustav koji se sastoji od ogromnog broja bezdimenzionalnih i ne-interakcijskih čestica koje se kreću velikim brzinama u svim smjerovima. Zapravo, govorimo o plinovitom agregatnom stanju materije, u kojem su udaljenosti između atoma i molekula mnogo veće od njihovih veličina i u kojima se potencijalna energija interakcije čestica zanemaruje zbog svoje malenosti, u usporedbi s kinetičkom energijom.

Stanje idealnog plina je skup njegovih termodinamičkih parametara. Glavni među njima su temperatura, volumen i tlak. Označimo ih slovima, odnosno, IP, IP, IP, respektivno. U 30-ima stoljeća, CLAPEIRON (francuski znanstvenik) prvi je put zapisao jednadžbu koja kombinira naznačene termodinamičke parametre u okviru jedne jednakosti. Ima oblik:

P*V = n*R*T,

gdje su IP i IP tvari količina, odnosno plinska konstanta.

Što su izoprocesi u plinovima?

Kao što su mnogi primijetili, izobarni, izohorni i izotermni procesi u svom nazivu koriste isti prefiks "ISO". To znači jednakost jednog termodinamičkog parametra tijekom cijelog procesa, dok se ostali parametri mijenjaju. Na primjer, izotermni proces kaže da u svom rezultatu apsolutna temperatura sustava održava se konstantnim, a izohorni proces svjedoči o postojanosti volumena.

Izoprocese je prikladno proučavati jer fiksacija jednog od termodinamičkih parametara dovodi do pojednostavljenja opće jednadžbe stanja plina. Važno je napomenuti da su zakoni o plinu za sve imenovane izoprocese eksperimentalno otkriveni. Njihova analiza omogućila je Clapeironu da dobije smanjenu univerzalnu jednadžbu.

Izobarni, izohorni i izotermni procesi

Prvi je otkriven zakon za izotermni proces u idealnom plinu. Sada se zove boille-Mariotteov zakon. Budući da se ne mijenja, iz jednadžbe stanja slijedi jednakost:

P*V = const.

Drugim riječima, svaka promjena tlaka u sustavu dovodi do obrnuto proporcionalne promjene njegovog volumena ako se temperatura plina održava konstantnom. Grafikon funkcije IPA (ipa) je hiperbola.

Izobarni proces je takva promjena stanja sustava, u kojem tlak ostaje konstantan. Nakon što smo fiksirali vrijednost televizora u Clapeironovoj jednadžbi, dobivamo sljedeći zakon:

V/T = const.

Ta jednakost nosi prezime francuskog fizičara Jacka Charlesa, koji ga je dobio na kraju stoljeća na internetu. Izobara (grafički prikaz funkcije IPA (IPA)) izgleda kao ravna crta. Što je veći tlak u sustavu, brže se ta linija povećava.

Izobarni postupak lako je izvesti ako se plin zagrijava ispod klipa. Molekule potonjeg povećavaju svoju brzinu (kinetičku energiju), stvaraju veći pritisak na klip, što rezultira ekspanzija plina i održavanje konstantne veličine.

Konačno, treći izoproces je izohorni. Prolazi s konstantnim volumenom. Iz jednadžbe stanja dobivamo odgovarajuću jednakost:

P/T = const.

Među fizičarima je poznat kao gej-Lussacov zakon. Izravna proporcionalnost između tlaka i apsolutne temperature kaže da je graf izohornog procesa, poput izobarnog, ravna linija s pozitivnim koeficijentom nagiba.

Važno je razumjeti da se svi izoprocesi odvijaju u zatvorenim sustavima, odnosno da se tijekom njihovog tijeka zadržava veličina oceana.

Proces adijabata

Ovaj postupak nije kategoriziran "ISO", budući da se tijekom njegovog prolaska mijenjaju sva tri termodinamička parametra. Adijabat je prijelaz između dva stanja sustava u kojem ne izmjenjuje toplinu s okoliš. Dakle, širenje sustava provodi se zbog njegovih unutarnjih rezervi energije, što dovodi do značajnog pada tlaka i apsolutne temperature u njemu.

Proces adijabata za idealan plin opisan je Poissonovim jednadžbama. Jedan od njih dan je u nastavku:

P*V^γ = const,

gdje γ - to je omjer toplinskih kapaciteta pri konstantnom tlaku i pri konstantnom volumenu.

Adijabatni graf razlikuje se od izohornog procesa i od izobarnog grafa, međutim sličan je hiperboli (izotermi). Adijabata u osi Ina-Ina ponaša se oštrije od izoterme.