Isohorične procesne formule in račun, dnevni primeri

A Isochoric proces gre za termodinamični proces, pri katerem volumen ostane konstanten. Ti procesi se pogosto imenujejo tudi izometrični ali izovolumični. V splošnem lahko termodinamični proces poteka pri konstantnem tlaku in se nato imenuje izobarični.

Ko se pojavi pri konstantni temperaturi, je v tem primeru izotermičen. Če med sistemom in okoljem ni izmenjave toplote, potem govorimo o adiabatiki. Po drugi strani pa, ko je konstanten volumen, nastali proces imenujemo izohorični.

V primeru izohoričnega procesa je mogoče potrditi, da je v teh procesih tlačno-volumsko delo nično, ker je to posledica množenja tlaka s povečanjem volumna.

Poleg tega so v termodinamičnem diagramu tlak-volumen izokorični procesi predstavljeni v obliki navpične premice..

Indeks

• 1 Formule in izračun
  • 1.1 Prvo načelo termodinamike
• 2 Dnevni primeri
  • 2.1 Otto idealen cikel
• 3 Praktični primeri
  • 3.1 Prvi primer
  • 3.2 Drugi primer
• 4 Reference

Formule in izračun

Prvo načelo termodinamike

V termodinamiki se delo izračuna iz naslednjega izraza:

W = P Δ Δ V

V tem izrazu W je delo, izmerjeno v džulih, P tlak, izmerjen v Newtonu na kvadratni meter, in ΔV je sprememba ali povečanje prostornine, merjeno v kubičnih metrih..

Enako velja za prvo načelo termodinamike: \ t

Δ U = Q - W

V formuli W je delo, ki ga opravi sistem ali sistem, Q je toplota, ki jo prejme ali oddaja sistem, in Δ U to je sprememba notranje energije v sistemu. Ob tej priložnosti se tri velikosti merijo v džulih.

Ker je v izohoričnem procesu delo nično, sledi:

Δ U = Q_V    (od, ΔV = 0 in zato W = 0)

To pomeni, da je notranja energetska variacija sistema zgolj zaradi izmenjave toplote med sistemom in okoljem. V tem primeru se prenesena toplota imenuje toplota pri konstantni prostornini.

Toplotna zmogljivost telesa ali sistema je posledica delitve količine energije v obliki toplote, ki se prenaša na telo ali sistem, v določenem procesu, in sprememba temperature, ki jo povzroča.

Ko se postopek izvaja pri konstantnem volumnu, se toplotna zmogljivost izgovori s konstantnim volumnom in je označena s C_v (molarna toplotna kapaciteta).

V tem primeru bo izpolnjen:

Q_v = n = C_v  T ΔT

V tem primeru je n število molov, C_v je omenjena molarna toplotna zmogljivost pri konstantni prostornini in ΔT je povečanje temperature, ki ga doživlja telo ali sistem.

Dnevni primeri

Enostavno si lahko predstavljamo izohorični proces, potrebno je le pomisliti na proces, ki se pojavi pri konstantni prostornini; to pomeni, da se vsebnik, ki vsebuje material ali sistem materiala, ne spremeni v volumnu.

Primer bi lahko bil primer (idealnega) plina, zaprtega v zaprti posodi, katere prostornine ni mogoče spremeniti s sredstvi, s katerimi se dobavlja toplota. Predpostavimo primer plina, ki je zaprt v steklenici.

S prenosom toplote na plin se bo, kot je že bilo pojasnjeno, povečala ali povečala njena notranja energija.

Obratni proces bi bil plin, zaprt v vsebniku, katerega prostornine ni mogoče spremeniti. Če se plin ohladi in odda toploto okolju, se tlak plina zmanjša in vrednost notranje energije plina se zmanjša..

Otto idealen cikel

Otto cikel je idealen primer cikla, ki ga uporabljajo bencinski motorji. Njegova prvotna uporaba pa je bila v strojih, ki so uporabljali zemeljski plin ali druga goriva v plinastem stanju.

V vsakem primeru je Otonov idealen ciklus zanimiv primer izohoričnega procesa. To se zgodi, ko zgorevanje mešanice bencina in zraka poteka takoj v motorju z notranjim zgorevanjem..

V tem primeru pride do povečanja temperature in tlaka plina v valju, pri čemer je volumen konstanten.

Praktični primeri

Prvi primer

Glede na (ideal) plin, ki je zaprt v valju z batom, navedite, ali so naslednji primeri primeri izohoričnih procesov.

- Na plinu se opravi delo 500 J.

V tem primeru to ne bi bil izohoričen proces, ker ga je treba za izvedbo dela na plinu stisniti in zato spremeniti njegovo prostornino..

- Plin se razširi z vodoravnim premikanjem bata.

Še enkrat, to ne bi bil izohoričen proces, glede na to, da širjenje plina pomeni variacijo njegovega obsega.

- Bat valja je pritrjen tako, da ga ni mogoče premakniti in se plin ohladi.

Ob tej priložnosti bi bil to isohorični proces, saj ne bi bilo variacije volumna.

Drugi primer

Določite spremembo notranje energije, ki jo bo doživel plin v vsebniku s prostornino 10 L, ki je izpostavljen tlaku 1 atm. C_v = 2,5 ·R (biti R = 8,31 J / mol · K).

Ker gre za proces konstantne prostornine, se bo sprememba notranje energije pojavila le kot posledica toplote, ki se dobavlja plinu. To se določi z naslednjo formulo:

Q_v = n = C_v  T ΔT

Da bi izračunali oddano toploto, je treba najprej izračunati moli plina v posodi. Za to je treba uporabiti enačbo idealnih plinov:

P = V = n ∙ R. T

V tej enačbi n je število molov, R je konstanta, katere vrednost je 8,31 J / mol · K, T je temperatura, P je tlak, ki mu je izpostavljen plin v atmosferah in T temperatura merjeno v kelvinih.

Počisti in dobiš:

n = R / T / (P) V) = 0, 39 molov

Tako da:

Δ U = Q_V  = n = C_v  T T = 0,39 ∙ 2,5 1 8,31 = 26 = 210,65 J

Reference

1. Resnik, Halliday in Krane (2002). Fizika Volume 1. Cecsa.
2. Laider, Keith, J. (1993). Oxford University Press, ed. Svet fizikalne kemije.
3. Toplotna zmogljivost. (n.d.). V Wikipediji. Pridobljeno 28. marca 2018, z en.wikipedia.org.
4. Latentna toplota (n.d.). V Wikipediji. Pridobljeno 28. marca 2018, z en.wikipedia.org.
5. Isohorični proces. (n.d.). V Wikipediji. Pridobljeno 28. marca 2018, z en.wikipedia.org.