Изохорный процесс.

При изохорном процессе выполняется условие или. Из уравнения состояния идеального газа следует, что

.

Таким образом, - уравнение процесса.

На рис. 1 представлен график процесса в p-vиT-Sкоординатах.

Рис.1. График изохорного процесса

Работа изменения объёма

Количество теплоты, участвующей в процессе:

при постоянной теплоемкости;

при переменной теплоемкости.

Изменение внутренней энергии системы:

Согласно 1-му закону термодинамики

,

но т.к. , то.

Тогда .

Таким образом, в изохорном процессе вся теплота, подводимая к системе, затрачивается на изменение её внутренней энергии.

Поскольку внутренняя энергия идеального газа является функцией только его температуры, то и для любого термодинамического процесса идеального газа:

Изменение энтропии:

Изобарный процесс

При изобарном процессе выполняется условие или. Из уравнения состояния идеального газа следует, что

.

Таким образом, - уравнение процесса.

На рис. 2 представлен график процесса в p-vиT-Sкоординатах.

Рис. 2. График изобарного процесса

Работа изменения объёма

Количество теплоты, участвующей в процессе:

при постоянной теплоемкости;

при переменной теплоемкости.

Изменение внутренней энергии системы:

Изменение энтропии:

Изотермический процесс

При изотермическом процессе выполняется условие или. Из уравнения состояния идеального газа следует, что

.

Таким образом, - уравнение процесса.

На рис. 3 представлен график процесса в p-vиT-Sкоординатах. Вp-vкоординатах графиком процесса является равнобокая гипербола.

Рис.3. График изотермического процесса

Работа изменения объёма:

Изменение внутренней энергии системы:

.

Количество теплоты, участвующей в процессе:

Согласно 1-му закону термодинамики

,

но т.к. , то.

Таким образом, в изотермическом процессе вся теплота, подводимая к системе, затрачивается на совершение работы изменения объёма.

Изменение энтропии:

Адиабатный процесс

Процесс, происходящий без теплообмена с окружающей средой, называетсяадиабатным. Таким образом, условие адиабатного процесса.

Для того, чтобы выполнялось данное условие, следует либо теплоизолировать газ, т.е. поместить его в адиабатную оболочку, либо провести процесс настолько быстро, чтобы изменение температуры газа, обусловленное его теплообменом с окружающей средой, было пренебрежимо мало по сравнению с изменением температуры, вызванным расширением или сжатием газа.

Уравнения 1-го закона термодинамики для адиабатного процесса имеют вид

Поделив первое уравнение на второе, получают

или,

где - показатель адиабаты.

После интегрирования и потенцирования получают уравнение адиабаты

или

Согласно молекулярно-кинетической теории показатель адиабаты для идеального газа не зависит от его температуры, а определяется только числом степеней молекулы газа. Для одноатомных газов k=1,66, для 2-х атомныхk=1,4, для 3-х и многоатомныхk=1,33.

Поскольку k1, то в координатахp-vлиния адиабаты идет круче линии изотермы. На рис.4 представлен график адиабатного процесса в сравнении с графиком изотермического.

Рис. 4. График адиабатного процесса

При адиабатном расширении давление понижается быстрее, чем при изотермическом расширении, т.к. при этом происходит уменьшение температуры газа.

Параметры состояния в адиабатном процессе связаны следующими соотношениями

Изменение внутренней энергии системы:

Работа изменения объёма системы:

Согласно 1-му закону термодинамики

Таким образом, в адиабатном процессе работа совершается за счет изменения внутренней энергии системы.

Изменение энтропии:

В связи с тем, что в адиабатном процессе энтропия системы остается постоянной, иное название этого процесса – изоэнтропный.