logo

Przemiana izotermiczna

Stan gazu określamy za pomocą trzech parametrów: p, V i T, czyli ciśnienia, objętości i temperatury. Parametry te mogą zmieniać się w czasie. Mówimy wówczas o przemianie stanu gazu. Jeżeli mamy do czynienia ze stałą masą gazu, to podczas przemiany zawsze zmieniają się co najmniej 2 parametry z trzech wymienionych.

Z równania Clapeyrona wynika, że:

pV=nRT/:T

pV/T=nR

Dla stałej masy gazu mamy więc:

\frac{pV}{T}=const

Przemiana izotermiczna lub proces izotermiczny to taka przemiana gazu, podczas której temperatura T nie ulega zmianie (T=constans).

Prawo Boyle'a-Mariotte'a

Z powyższej zależności przy T=constans wynika, że:

pV=const

W przemianie izotermicznej gazu doskonałego temperatura gazu nie ulega zmianie, zmieniają się natomiast ciśnienie i objętość gazu, a ich iloczyn pozostaje stały.

Przykład

Jeżeli mamy gaz zamknięty w cylindrze z tłokiem i będziemy go powoli ściskać (zmniejszać jego objętość), to automatycznie wzrośnie ciśnienie tego gazu. Jeżeli dwa razy zmniejszymy objętość, to dwa razy wzrośnie ciśnienie.

izoterma

Izoterma

Ciśnienie gazu doskonałego w przemianie izotermicznej jest odwrotnie proporcjonalne do jego objętości.

Wykres zależności ciśnienia od objętości w przemianie izotermicznej to tak zwana izoterma.

Wymiana ciepła podczas przemiany izotermicznej

Zgodnie z pierwszą zasadą termodynamiki ΔU=W+Q. Podczas przemiany izotermicznej temperatura gazu nie zmienia się, nie zmienia się zatem także energia wewnętrzna gazu. Mamy więc: 0=W+Q.

Mimo, że temperatura gazu podczas przemiany izotermicznej nie ulega zmianie, zachodzi wymiana ciepła z otoczeniem.

Gdy mamy do czynienia z rozprężaniem gazu, gdy objętość gazu wzrasta i gaz wykonuje pewną pracę W<0. Wykonywana praca ma miejsce kosztem ciepła pobranego z otoczenia (Q>0).

Podczas sprężania izotermicznego siły zewnętrzne wykonują pracę nad gazem (W>0), zatem gaz musi oddać ciepło do otoczenia (Q<0).

Pytania

Pytania

Czy prawo Boyle'a-Mariotte'a obowiązuje w przypadku gazów rzeczywistych?

Obowiązuje z dobrym przybliżeniem, tym lepszym, im mniejsza jest gęstość gazu.

Ponadto ważne jest, aby proces izotermiczny w warunkach rzeczywistych zachodził bardzo wolno. Jest to konieczne, aby układ nadążał z wymianą ciepła z otoczeniem.




© medianauka.pl, 2021-04-20, ART-4027

 

Przemiany gazowe

Przemiany gazowe

Typy różnych przemian określamy dla różnych przypadków, gdy nie zmienia się jeden z powyższych parametrów lub innych parametrów stanu, wyżej nie wymienionych.

Przemiana adiabatyczna

Przemiana adiabatyczna

Przemiana adiabatyczna lub proces adiabatyczny to taka przemiana gazu, podczas której nie ma miejsca wymiana ciepła między gazem a otoczeniem. W tej przemianie zmianie ulegają wszystkie trzy podstawowe parametry stanu gazu.

Przemiana izochoryczna

Przemiana izochoryczna

W przemianie izochorycznej stałej masy gazu doskonałego objętość gazu nie ulega zmianie, zmieniają się natomiast ciśnienie i temperatura gazu, a ich iloraz pozostaje stały.

Przemiana izobaryczna

Przemiana izobaryczna

W przemianie izobarycznej stałej masy gazu doskonałego ciśnienie gazu nie ulega zmianie, zmieniają się natomiast temperatura i objętość gazu, a ich iloraz pozostaje stały.








Polecamy w naszym sklepie

wahadło Newtona
Stany splątane. Fizyka a literatura współczesna
50 idei, które powinieneś znać. Fizyka
The Manga Guide Wszechświat
magnesy
Niektóre treści nie są dostosowane do Twojego profilu. Jeżeli jesteś pełnoletni możesz wyrazić zgodę na przetwarzanie swoich danych osobowych. W ten sposób będziesz miał także wpływ na rozwój naszego serwisu.
© ® Media Nauka 2008-2021 r.