Izohorni proces

Vir slike / Getty Images

Izohorni proces je a termodinamični proces v katerem volumen ostane konstanten. Ker je prostornina konstantna, sistem ne deluje in je W = 0. ('W' je okrajšava za delo.) To je morda najlažja izmed termodinamičnih spremenljivk za nadzor, saj jo lahko dosežemo tako, da sistem postavimo v zaprto posoda, ki se niti ne širi niti krči.

Prvi zakon termodinamike

Da bi razumeli izohorni proces, morate razumeti prvi zakon termodinamike, ki pravi:

'Sprememba notranje energije sistema je enaka razliki med toploto, dodano sistemu iz njegove okolice, in delom, ki ga sistem opravi na svojo okolico.'

Uporaba prvi zakon termodinamike na to situacijo ugotovite, da:

delta-od delte- IN je sprememba notranje energije in Q ali je prenos toplote v sistem ali iz njega, vidite, da vsa toplota izvira bodisi iz notranja energija ali gre v povečanje notranje energije.

Konstantna glasnost

Na sistemu je mogoče opraviti delo brez spreminjanja prostornine, kot v primeru mešanja tekočine. Nekateri viri v teh primerih uporabljajo 'izohorično', kar pomeni 'ničelno delo', ne glede na to, ali je prišlo do spremembe volumna ali ne. Pri večini enostavnih aplikacij pa te nianse ne bo treba upoštevati – če prostornina ostane konstantna skozi celoten proces, gre za izohorni proces.

Primer izračuna

Spletna stran Jedrska energija , brezplačno, neprofitno spletno mesto, ki so ga zgradili in vzdržujejo inženirji, daje primer izračuna, ki vključuje izohorni proces.

Predpostavimo izohorni dodatek toplote v idealnem plinu. V an idealen plin , molekule nimajo volumna in ne medsebojno delujejo. Glede na zakon idealnega plina , pritisk spreminja linearno s temperaturo in količino ter obratno z glasnost . Osnovna formula bi bila:

pV = nRT

kje:

• str je absolutni tlak plina
• n je količina snovi
• T je absolutna temperatura
• IN je glasnost
• R je idealna ali univerzalna plinska konstanta, ki je enaka produktu Boltzmannova konstanta in Avogadrovo konstanto
• K je znanstvena okrajšava za Kelvin

V tej enačbi je simbol R konstanta, imenovana univerzalna plinska konstanta ki ima enako vrednost za vse pline - namreč R = 8,31 Joule / Krt K.

Izohorni proces lahko izrazimo z zakonom idealnega plina kot:

p/T = konstanta

Ker je proces izohoren, dV = 0, je delo tlak-prostornina enako nič. Glede na model idealnega plina lahko notranjo energijo izračunamo z:

∆U = m c_v∆T

kjer je lastnina c_v(J/mol K) se imenuje Specifična toplota (ali toplotno kapaciteto) pri konstantni prostornini, ker pod določenimi posebnimi pogoji (konstantna prostornina) povezuje temperaturno spremembo sistema s količino energije, dodane s prenosom toplote.

Ker v sistemu ali na sistemu ni dela, to narekuje prvi zakon termodinamike ∆U = ∆Q. Zato:

Q = m c_v∆T