Изохорный процесс

В термодинамике изохорный процесс , также называемый процессом постоянного объема , изоволюметрическим процессом или изометрическим процессом , представляет собой термодинамический процесс, во время которого объем подвергающейся замкнутой системы, такому процессу, остается постоянным. Примером изохорного процесса является нагрев или охлаждение содержимого герметичного неэластичного контейнера: Термодинамический процесс — это присоединение или отвод тепла; изоляция содержимого контейнера создает закрытую систему; а неспособность контейнера деформироваться накладывает условие постоянного объема.

Формализм

Изохорный термодинамический квазистатический процесс характеризуется постоянным объемом , т. е. $Δ V = 0$ .Процесс не совершает давление -объем работы , поскольку такая работа определяется формулой $W=P\Delta V,$ где $Р$ — давление. Соглашение о знаках таково, что система совершает положительную работу над окружающей средой.

Если процесс не является квазистатическим, работу, возможно, можно выполнить в термодинамическом процессе с постоянным объемом. ^[1]

Для обратимого процесса первый закон термодинамики системы определяет изменение внутренней энергии : $dU=dQ-dW$

Замена работы с изменением громкости дает $dU=dQ-P\,dV$

Поскольку процесс изохорный, $dV = 0$ , предыдущее уравнение теперь дает $dU=dQ$

Используя определение удельной теплоемкости при постоянном объеме, $c v = (dQ / dT)/ m$ , где $m$ — масса газа, получаем $dQ=mc_{\mathrm {v} }\,dT$

Интеграция обеих сторон дает $\Delta Q\ =m\int _{T_{1}}^{T_{2}}\!c_{\mathrm {v} }\,dT,$ где $cv -$ удельная теплоемкость при постоянном объеме, $T 1$ – начальная температура и $T 2$ – конечная температура . Мы заключаем: $\Delta Q\ =mc_{\mathrm {v} }\Delta T$

На диаграмме давления-объема изохорный процесс выглядит как прямая вертикальная линия. Его термодинамически сопряженный изобарный процесс будет выглядеть как прямая горизонтальная линия.

Идеальный газ

Если идеальный газ в изохорном процессе используется и количество газа остается постоянным, то увеличение энергии пропорционально увеличению температуры и давления. Например, газ, нагретый в жестком контейнере: давление и температура газа возрастут, но объем останется прежним.

Идеальный цикл Отто

Идеальный цикл Отто является примером изохорного процесса, когда предполагается, что горение бензино - воздушной смеси в автомобиле с двигателем внутреннего сгорания происходит мгновенно. Происходит повышение температуры и давления газа внутри цилиндра при сохранении объема.

Этимология

Существительное «изохор» и прилагательное «изохорный» происходят от греческих слов ἴσος ( isos ), означающих «равный», и χῶρος ( khôros ), означающих «пространство».

См. также

Ссылки

^ «Если объем газа остается постоянным, он сможет совершить работу?» . Physicsforums.com . Проверено 17 апреля 2018 г.

[1] «Если объем газа остается постоянным, он сможет совершить работу?» . Physicsforums.com . Проверено 17 апреля 2018 г.

[1]