Ізотермічний процес
Почнемо вивчати изопроцессы у фізиці з розгляду переходу системи між двома рівноважними станами при постійній температурі. Якщо система є закритою, тобто, вона може обмінюватися теплом з навколишнім середовищем, але не з речовиною, то права частина рівності у наведеному вище рівнянні стану буде постійною величиною. Цей факт призводить до наступного изотермическому законом:
P*V = const при T=const.
Ця рівність називається законом Бойля-Маріотта у честь прізвищ учених, які вперше виявили його експериментально в XVII столітті. Якщо зобразити изотерму в осях P та V, то вона буде представляти собою гіперболу, показану нижче на малюнку.
Приклад завдання на закон Бойля-Маріотта
Вирішимо таку просту задачу з фізики на изопроцессы (10 клас):
Відомо, що газ під поршнем розширюється ізотермічно. Чому буде дорівнювати кінцевий тиск в системі, якщо на початку воно складало одну атмосферу? Обсяг в результаті розширення газу збільшився в 3 рази.
Запишемо закон Бойля-Маріотта у такому вигляді:
P1*V1 = P2*V2.
Перетворимо цю рівність таким чином, щоб однакові фізичні величини опинилися в одній частині рівності:
P2/P1 = V1/V2.
Звідки отримуємо кінцевий вираз для P2 і відповідь на запитання задачі:
P2 = P1*V1/V2 = 1*1/3 = 0,33 атм.
Кінцевий тиск в системі в 3 рази менше початкової.
