Изопроцессы

Изопроце́ссы — термодинамические процессы, во время которых количество вещества и один из параметров состояния: давление, объём, температура или энтропия — остаётся неизменным. Так, неизменному давлению соответствует изобарный процесс, объёму — изохорный, температуре — изотермический, энтропии — изоэнтропийный (например, обратимый адиабатический процесс). Линии, изображающие данные процессы на какой-либо термодинамической диаграмме, называются изобара, изохора, изотерма и адиабата соответственно. Изопроцессы являются частными случаями политропного процесса.

Графики изопроцессов в различных системах координат

Изобарный процессПравить

Основная статья: Изобарный процесс

Изоба́рный (или изобари́ческий) проце́сс (от др.-греч. ἴσος «равный» и βάρος «тяжесть, вес») — процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянном давлении ($P=\mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{s}\mathrm{t}$$P=\mathrm {const}$ ).

Зависимость объёма газа от температуры при неизменном давлении была экспериментально исследована в 1802 году Жозефом Луи Гей-Люссаком. Закон Гей-Люссака: При постоянном давлении и неизменных значениях массы идеального газа и его молярной массы, отношение объёма газа к его абсолютной температуре остаётся постоянным: V/T = const.

Линия, изображающая изобарный процесс на диаграмме, называется изобарой.

Изохорный процессПравить

Основная статья: Изохорный процесс

Изохо́рный (или изохори́ческий) проце́сс (от др.-греч. ἴσος «равный» и χώρος «[занимаемое] место») — процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянном объёме ($V=\mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{s}\mathrm{t}$$V=\mathrm {const}$ ). Для идеальных газов изохорический процесс описывается законом Шарля: для данной массы газа при постоянном объёме, давление прямо пропорционально температуре:

$\frac{P}{T}=\mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{s}\mathrm{t}.$${\frac {P}{T}}=\mathrm {const} .$ 

Линия, изображающая изохорный процесс на диаграмме, называется изохорой.

Подведённая к газу теплота Q в изохорном процессе расходуется на изменение внутренней энергии U газа. Так, для одноатомного идеального газа

Q = ΔU = ³⁄₂νRT = ³⁄₂V·ΔP,

где R — универсальная газовая постоянная,

ν — количество молей газа,

T — абсолютная температура в кельвинах,

V — объём газа,

ΔP — приращение давления.

Изотермический процессПравить

Основная статья: Изотермический процесс

Изотерми́ческий проце́сс (от др.-греч. ἴσος «равный» и θέρμη «жар») — процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянной температуре ($T=\mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{s}\mathrm{t}$$T=\mathrm {const}$ ). Изотермический процесс в идеальных газах описывается законом Бойля — Мариотта:

При постоянной температуре и неизменных значениях массы газа и его молярной массы, произведение объёма газа на его давление остаётся постоянным: PV = const.

Изоэнтропийный процессПравить

Основная статья: Изоэнтропийный процесс

Изоэнтропи́йный проце́сс — процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянной энтропии ($S=\mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{s}\mathrm{t}$$S=\mathrm {const}$ ). Изоэнтропийным является, например, обратимый адиабатический процесс: в таком процессе не происходит теплообмена с окружающей средой. Идеальный газ в таком процессе описывается следующим уравнением:

$p{V}^{\mathrm{\gamma <!--\; \gamma \; -->}}=\mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{s}\mathrm{t},$$pV^{\gamma }=\mathrm {const} ,$ 

где γ — показатель адиабаты, определяемый типом газа.