Изохорный процесс

Такой процесс может осуществляться рабочим телом, находящимся в цилиндре при неподвижном поршне, если к рабочему телу подводится теплота от источника теплоты или отводится теплота от рабочего тела к холодильнику. Аналогично этот процесс протекает при нагревании закрытых емкостей (газовые баллоны, закрытые резервуары, цистерны, бочки, канистры). Зная особенности этого процесса, можно объяснять и прогнозировать негативные последствия разрушения этих емкостей, из-за чрезмерного их нагревания.

1. Термодинамический процесс, протекающий при постоянном объёме, называется изохорным процессом.

2. Основное условие протекания процесса dv = 0, V = const

3. Основное уравнение процесса Р/Т=const.

4. Графиком процесса является отрезок, соединяющий два состояния системы, называемый изохорой.

Рис. 4. Изохора идеального газа.

При подводе тепла процесс идет в направлении 1-2. С повышением температуры давление возрастает. При отводе от системы тепла процесс идёт в направлении 2-1. При этом понижается температура и, как следствие, уменьшается давление.

5. Изменение внутренней энергии всегда определяется: u = c_p(T₂ – T₁)

6. Т.к. в изохорном процессе не происходит изменения объёма dv = 0, то работа не совершается, т.е. l = 0.

Располагаемая удельная работа определяется

7. Удельная теплота, подводимая к рабочему телу в процессе 1-2 при с_v = const, определяется интегрированием соответствующего выражения, после чего принимает вид:

q_v = c_v (T₂ – T₁).

Т.к. в изохорных процессах газ не совершает работы, то уравнение первого закона термодинамики принимает вид:

dq_v = du = c_v dT.

Из представленного уравнения видно, что вся теплота, подведённая к телу, расходуется на увеличение внутренней энергии, т.е на повышение температуры газа. При охлаждении газа его внутренняя энергия уменьшается на величину отводимой теплоты.

8. Т.к. В изохорном процессе dq_v = du, то доля теплоты, расходуемой на изменение внутренней энергии, равна

,

9. Доля теплоты, расходуемой на совершение работы

Изобарный процесс

Такой термодинамический процесс может протекать в цилиндре, поршень которого перемещается без трения так, что давление в цилиндре равняется постоянному давлению окружающей среды, действующей на поршень с внешней стороны.

1. Термодинамический процесс, протекающий при постоянном давлении, называется изобарным процессом.

2. Основное условие протекания процесса dP = 0, P = const

3. Основное уравнение процесса v/Т=const.

4. Графиком процесса является отрезок, соединяющий два состояния системы, называемая изобарой.

Рис. 5. Изобара идеального газа.

При подводе тепла процесс идет в направлении 1-2. С повышением температуры увеличивается объём системы. При отводе от системы тепла процесс идёт в направлении 2-1. Понижается температура и, как следствие, идёт уменьшение объёма.

5. Изменение внутренней энергии определяется: u = c_p(T₂ – T₁)

6. Работа в изобарном процессе определяется интегрированием соответствующего выражения при p = const, в результате чего получаем

Поскольку Pv₁ = RT₁ и Pv₂ = RT₂, то, подставив это выражение в полученное выше уравнение запишем l = R (T₂ – T₁), т.е. работа в изобарном процессе положительна только в том случае, если температура увеличивается.

Т.к. в изобарном процессе dP = 0, то l₀ = 0, т.е. располагаемая работа равна нулю.

7. Количество теплоты, сообщённое газу при нагревании (или отведённое), может быть вычислено по формул:

Из выражения видно, что теплота, подведённая к рабочему телу в изобарном процессе, идёт на увеличение его энтальпии.

Уравнение первого закона термодинамики при изобарном процессе имеет вид:

dq = du+Pdv или dp = cv dT +Pdv

8. Доля теплоты, расходуемая на изменение внутренней энергии в процессе при p = const

9. Доля теплоты, расходуемая на выполнение работы в процессе при p = const