Изохорный процесс

Термодинамический процесс закрытой системы, в которой объем остается постоянным

В термодинамике изохорный процесс , также называемый процессом постоянного объема , изоволюметрическим процессом или изометрическим процессом , представляет собой термодинамический процесс, во время которого объем замкнутой системы , подвергающейся такому процессу, остается постоянным. Примером изохорного процесса является нагревание или охлаждение содержимого герметичного неэластичного контейнера: Термодинамический процесс — это присоединение или отвод тепла; изоляция содержимого контейнера создает закрытую систему; а неспособность контейнера деформироваться накладывает условие постоянного объема.

Формализм

Изохорный термодинамический квазистатический процесс характеризуется постоянным объемом , т. е. Δ V = 0 . В процессе не совершается работа давление -объем , поскольку такая работа определяется формулой

$${\displaystyle W=P\Delta V,}$$

Р

Если процесс не является квазистатическим, работу, возможно, можно выполнить в термодинамическом процессе с постоянным объемом. ^[1]

Для обратимого процесса первый закон термодинамики определяет изменение внутренней энергии системы :

$${\displaystyle dU=dQ-dW}$$

Замена работы с изменением громкости дает

$${\displaystyle dU=dQ-P\,dV}$$

Поскольку процесс изохорный, dV = 0 , предыдущее уравнение теперь дает

$${\displaystyle dU=dQ}$$

Используя определение удельной теплоемкости при постоянном объеме, c _v = ( dQ / dT )/ m , где m — масса газа, получаем

$${\displaystyle dQ=mc_{\mathrm {v} }\,dT}$$

Интеграция обеих сторон дает

$${\displaystyle \Delta Q\ =m\int _{T_{1}}^{T_{2}}\!c_{\mathrm {v} }\,dT,}$$

cv _–T ₁температураT ₂температура

$${\displaystyle \Delta Q\ =mc_{\mathrm {v} }\Delta T}$$

Изохорный процесс на диаграмме давления-объема . На этой диаграмме давление увеличивается, но объем остается постоянным.

На диаграмме давления-объема изохорный процесс выглядит как прямая вертикальная линия. Его термодинамически сопряженный изобарный процесс будет выглядеть как прямая горизонтальная линия.

Идеальный газ

Если в изохорном процессе используется идеальный газ и количество газа остается постоянным, то увеличение энергии пропорционально увеличению температуры и давления. Например, газ, нагретый в жестком контейнере: давление и температура газа возрастут, но объем останется прежним.

Идеальный цикл Отто

Идеальный цикл Отто является примером изохорного процесса, когда предполагается, что горение бензино -воздушной смеси в автомобиле с двигателем внутреннего сгорания происходит мгновенно. Происходит повышение температуры и давления газа внутри цилиндра при сохранении объема.

Этимология

Существительное «изохор» и прилагательное «изохорный» происходят от греческих слов ἴσος ( изос ), означающих «равный», и χώρος ( хрос ), означающих «пространство».

Смотрите также

• Изобарный процесс
• Адиабатический процесс
• Циклический процесс
• Изотермический процесс
• Политропный процесс

Рекомендации

1. «Если объем газа останется постоянным, он сможет совершить работу?» Physicsforums.com . Проверено 17 апреля 2018 г.