Изотермический процесс

Если в некотором процессе не изменяются масса и температура газа, то такой процесс называется изотермическим.

При m = const T = const P₁V₁ = P₂V₂ или PV = const.

Полученное PV = const уравнение называется уравнением изотермического процесса.

Это уравнение было получено английским физиком Робертом Бойлем в 1662 году и французским физиком Эдмоном Мариоттом в 1676г.

Уравнение Р₁ / Р₂ = V₂ / V₁ называется уравнением Бойля-Мариотта.

Состояние газа характеризуется тремя макропараметрами:

P — давлением,

V — объёмом,

T — температурой.

При графическом изображении процесса можно указать только два параметра, которые изменяются, поэтому один и тот же процесс можно представить в трёх координатных плоскостях: (Р – V), (V – T), (P – T).

График изотермического процесса называется изотермой. Изотерма, изображенная в прямоугольной системе координат (P – V), по оси ординат которой отсчитывается давление газа, а по оси абсцисс — его объем, является гиперболой (рис.3).

Изотерма, изображенная в прямоугольной системе координат (V – T), является прямой, параллельной оси ординат (рис.4).

Изотерма, изображенная в прямоугольной системе координат (P – T), является прямой, параллельной оси ординат (рис.5).

Графики изотермического процесса изображаются так:

Рис.3

Рис.4

Рис.5

ИЗОХОРНЫЙ ПРОЦЕСС

Изохорным процессом называется процесс, протекающий при постоянном объёме (V = const) и при условии m = const и М = const.

При этих условиях из уравнения состояния идеального газа для двух значений температуры Т₀ и Т следует:

P₀V = m RT₀

РV = МRT или Р / Р₀ = Т / Т₀

Для газа данной массы отношение давления к температуре постоянно, если объем газа не меняется. При P₁ / P₂ = T₁ / T₂ (это уравнение называется законом Шарля), оно применимо для изохорного процесса: V =const.

Это уравнение изохорного процесса.

Если V — объем газа при абсолютной температуре Т, V₀ — объем газа при температуре 0⁰ С; коэффициент а, равный 1/273 K^-1, называемый температурным коэффициентом объемного расширения газов, то уравнение для изохорного процесса можно записать как P = P₀ × a ×T.

Кривая изохорного процесса называется изохорой.

Изохора, изображенная в прямоугольной системе координат (P – V), по оси ординат которой отсчитывается давление газа, а по оси абсцисс — его объем, является прямой, параллельной оси ординат (рис.6).

Изохора, изображенная в прямоугольной системе координат (V – T), является прямой, параллельной оси абсцисс (рис.7).

Изохора, изображенная в прямоугольной системе координат (P – T), по оси ординат которой отсчитывается давление газа, а по оси абсцисс — его абсолютная температура, является прямой, проходящей через начало координат (рис.8).

Экспериментальным путем зависимость давления газа от температуры исследовал французский физик Жак Шарль в 1787г.

Изохорный процесс можно осуществить, например нагреванием воздуха при постоянном объеме.

Графики изохорного процесса изображаются так:

Рис. 6

Рис. 7

Рис. 8