Pengetahuan tentang definisi dalam fizik adalah faktor utama untuk berjaya menyelesaikan pelbagai masalah fizikal. Dalam artikel itu, kami akan mempertimbangkan apa yang dimaksudkan dengan proses isobarik, isochorik, isoterma dan adiabatik untuk sistem gas ideal.
Gas ideal dan persamaannya
Sebelum meneruskan huraian proses isobarik, isochorik dan isoterma, mari kita pertimbangkan apa itu gas ideal. Di bawah takrifan dalam fizik ini mereka menganggap sistem yang terdiri daripada sejumlah besar zarah tidak berdimensi dan tidak berinteraksi yang bergerak pada kelajuan tinggi ke semua arah. Sebenarnya, kita bercakap tentang keadaan jirim agregat gas, di mana jarak antara atom dan molekul jauh melebihi saiznya dan di mana tenaga potensi interaksi zarah diabaikan kerana kecilnya, berbanding dengan tenaga kinetik.
Keadaan gas ideal ialah keseluruhan parameter termodinamiknya. Yang utama ialah suhu, isipadu dan tekanan. Mari kita nyatakan mereka dengan huruf T, V dan P, masing-masing. Pada 30-an abad XIXClapeyron (seorang saintis Perancis) mula-mula menulis persamaan yang menggabungkan parameter termodinamik yang ditunjukkan dalam satu kesamaan. Ia kelihatan seperti:
PV=nRT,
di mana n dan R ialah kuantiti bahan dan pemalar gas, masing-masing.
Apakah itu isoproses dalam gas?
Seperti yang ramai perasan, proses isobarik, isochorik dan isoterma menggunakan awalan "iso" yang sama dalam nama mereka. Ini bermakna kesamaan satu parameter termodinamik semasa laluan keseluruhan proses, manakala parameter selebihnya berubah. Sebagai contoh, proses isoterma menunjukkan bahawa, akibatnya, suhu mutlak sistem dikekalkan malar, manakala proses isochorik menunjukkan isipadu malar.
Isoproses mudah untuk dikaji, kerana menetapkan salah satu parameter termodinamik membawa kepada penyederhanaan persamaan am keadaan gas. Adalah penting untuk ambil perhatian bahawa undang-undang gas untuk semua isoproses ini ditemui secara eksperimen. Analisis mereka membenarkan Clapeyron memperoleh persamaan universal terkurang.
Proses isobarik, isochorik dan isoterma
Hukum pertama ditemui untuk proses isoterma dalam gas ideal. Kini ia dipanggil undang-undang Boyle-Mariotte. Oleh kerana T tidak berubah, persamaan keadaan membayangkan kesamaan:
PV=const.
Dengan kata lain, sebarang perubahan tekanan dalam sistem membawa kepada perubahan berkadar songsang dalam isipadunya, jika suhu gas dikekalkan malar. Graf bagi fungsi P(V) ialahhiperbola.
Proses isobarik - ini ialah perubahan dalam keadaan sistem, di mana tekanan kekal malar. Setelah menetapkan nilai P dalam persamaan Clapeyron, kita memperoleh hukum berikut:
V/T=const.
Kesamaan ini membawa nama ahli fizik Perancis Jacques Charles, yang menerimanya pada akhir abad ke-18. Isobar (perwakilan grafik bagi fungsi V(T)) kelihatan seperti garis lurus. Lebih banyak tekanan dalam sistem, lebih cepat garisan ini meningkat.
Proses isobarik mudah dilaksanakan jika gas dipanaskan di bawah omboh. Molekul-molekul yang terakhir meningkatkan kelajuannya (tenaga kinetik), mencipta tekanan yang lebih tinggi pada omboh, yang membawa kepada pengembangan gas dan mengekalkan nilai tetap P.
Akhir sekali, isoproses ketiga ialah isochorik. Ia berjalan dengan volum tetap. Daripada persamaan keadaan kita memperoleh kesamaan yang sepadan:
P/T=const.
Ia dikenali di kalangan ahli fizik sebagai undang-undang Gay-Lussac. Perkadaran langsung antara tekanan dan suhu mutlak menunjukkan bahawa graf proses isokhorik, seperti graf isobarik, ialah garis lurus dengan cerun positif.
Adalah penting untuk memahami bahawa semua isoproses berlaku dalam sistem tertutup, iaitu, nilai n dikekalkan semasa kursus mereka.
Proses adiabatik
Proses ini tidak tergolong dalam kategori "iso", kerana ketiga-tiga parameter termodinamik berubah semasa laluannya. adiabatikdipanggil peralihan antara dua keadaan sistem, di mana ia tidak menukar haba dengan persekitaran. Oleh itu, pengembangan sistem dilakukan kerana rizab tenaga dalamannya, yang membawa kepada penurunan tekanan yang ketara dan suhu mutlak di dalamnya.
Proses adiabatik untuk gas ideal diterangkan oleh persamaan Poisson. Salah satu daripadanya ditunjukkan di bawah:
PVγ=const,
di mana γ ialah nisbah kapasiti haba pada tekanan malar dan pada isipadu malar.
Graf adiabatik berbeza daripada graf proses isokhorik dan daripada graf isobarik, tetapi ia serupa dengan hiperbola (isoterma). Adiabat dalam paksi P-V berkelakuan lebih tajam daripada isoterma.
