Isotermiske processer: Definition, formler og eksempler

At forstå, hvad forskellige termodynamiske processer er, og hvordan du bruger den første lov om termodynamik med hver enkelt, er afgørende, når du begynder at overveje varmemotorer og Carnot-cyklusser.

Mange af processerne er idealiserede, så mens de afspejle ikke nøjagtigt, hvordan ting forekommer i den virkelige verden, de er nyttige tilnærmelser, der forenkler beregninger og gør det lettere at drage konklusioner. Disse idealiserede processer beskriver, hvordan tilstande for en ideel gas kan gennemgå ændringer.

Den isotermiske proces er kun et eksempel, og det faktum, at den forekommer ved en enkelt temperatur pr. Definition drastisk forenkler arbejdet med den første lov om termodynamik. når du beregner ting som varmemotorprocesser.
Hvad er en isotermisk proces?

En isotermisk proces er en termodynamisk proces, der finder sted ved en konstant temperatur. Fordelen ved at arbejde ved en konstant temperatur og med en ideel gas er, at du kan bruge Boyle's lov og den ideelle gaslov til at relatere tryk og volumen. Begge disse udtryk (da Boyle's lov er en af de flere love, der blev inkorporeret i den ideelle gaslov) viser et omvendt forhold mellem pres og volumen. Boyle's lov indebærer, at:
P_1V_1 \u003d P_2V_2

Hvor underskrifterne angiver trykket ( P
) og volumen ( V
) på tidspunkt 1 og trykket og volumen på tidspunktet 2. Ligningen viser, at hvis volumen for eksempel fordobles, skal trykket reduceres med halvdelen for at holde ligningen afbalanceret, og vice versa. Den fulde ideelle gaslov er PV
\u003d nRT
, hvor n
er antallet af mol af gassen, R
er den universelle gas konstant og T
er temperaturen. Med en fast mængde gas og en fast temperatur skal PV
tage en konstant værdi, hvilket fører til det forrige resultat.

På et tryk-volumen (PV) diagram, som er en plot af tryk vs. volumen, der ofte bruges til termodynamiske processer, en isotermisk proces ligner grafen til y
\u003d 1 / x
, der krummer sig nedad mod dens minimumsværdi.

Et punkt, der ofte forvirrer mennesker, er forskellen mellem isotermisk
kontra adiabatisk
, men at opdele ordet i dets to dele kan hjælpe dig med at huske dette. "Iso" betyder lige og "termisk" refererer til noget varme (dvs. dens temperatur), så "isotermisk" betyder bogstaveligt "ved en lige temperatur." Adiabatiske processer involverer ikke varme overførsel
, men temperaturen i systemet ændres ofte i løbet af dem.
Isotermiske processer og den første lov om termodynamik