Що це – ізохорний процес?
Під цим процесом розуміють абсолютно будь-яка зміна стану системи, при якому її обсяг зберігається.
Якщо звернутися до універсального рівняння стану, то можна сказати, що при изохорном процесі в газі змінюються тільки тиск і абсолютна температура. Щоб зрозуміти, як саме відбувається зміна термодинамічних параметрів, запишемо відповідне математичне вираз:
P / T = const.
Іноді це рівність приводять в дещо іншій формі:
P1 / T1 = P2 / T2.
Обидва рівності називаються законом Шарля за прізвищем французького вченого, який в кінці XVIII століття отримав зазначену залежність експериментальним шляхом.
Якщо побудувати графік функції P(T), то ми отримаємо прямолінійну залежність, яка називається изохорой. Будь-яка изохора (для всіх значень n і V) є прямою лінією.
Енергетичне опис процесу
Як було зазначено, ізохорний процес – це зміна стану системи, яке проходить в закритому, але не ізольованій системі. Мова йде про можливості обміну теплом між газом і навколишнім середовищем. У загальному випадку будь-підведення теплоти Q до системи приводить до двох результатів:
- змінюється внутрішня енергія U;
- газ здійснює роботу A, розширяючись або стискаючись.
Останнє міркування математично записується наступним чином:
Q = U + A.
Ізохорний процес ідеального газу за своїм визначенням не передбачає вчинення газом роботи, так як його об’єм залишається незмінним. Це означає, що все підводиться до системи тепло йде на збільшення його внутрішньої енергії:
Q = U.
Якщо підставити в це вираз явну формулу для внутрішньої енергії, то теплоту ізохорний процесу можна представити у вигляді:
Q = z / 2 * n * R * T.
Тут z – число ступенів свободи, яке визначається многоатомностью складових газ молекул. Для одноатомного газу z = 3, для двоатомних – 5, а для трехатомного і більше – 6. Тут під ступенями свободи маються на увазі поступальні і обертальні ступені.
Якщо порівнювати ефективність нагріву газової системи при изохорном і изобарном процесах, то в першому випадку ми отримаємо максимальний ККД, оскільки під час изобарного зміни стану системи газ розширюється, і частина підведеного тепла витрачається на виконання роботи.
