Изопроцессы в газах — Репетитор по физике (Краснодар)

Качественный разбор изопроцессов в ЕГЭ

Изопроцесс (изо – с греч. «постоянный», «ровный») – процесс, при котором постоянен один из параметров (P, V, T) и масса m.

Во первых. Нужно осознать, что любой процесс – это последовательное изменение состояний.

Для описания состояний идеального газа вводятся параметры:

P – давление [Па]

V – объем [м3]

T – температура [К]

Во вторых. Исследовать изопроцессы удобнее по двум формулам:

1. Уравнение Менделеева-Клапейрона (уравнение состояния газа):

где

— количество вещества [моль];

 — универсальная газовая постоянная [м2 кг с-2 К-1 Моль-1]

2. Первое начало термодинамики: 

где

Q — количество теплоты переданное газу [Дж];

— изменение внутренней энергии газа [Дж];

 — работа, совершенная самим газом [Дж].

Теперь две эти формулы просто будем подстраивать под наши процессы. Обращаю внимание, запомнить и разбирать нужно только их!

Итак изопроцессы:

1. Изотермический процесс(термо – это температура, изо — постоянная) Т=const

По первой формуле:

Поскольку масса не меняется, как было сказано выше, то в правой части уравнения все величины постоянные (const):

По этой формуле очень легко построить графики можно интуитивно:

1) График P от V. Строим так, чтобы PV=const. Если давление P уменьшается, то для того чтобы PV=const, объем V должен увеличиваться и наоборот.

2) График P от Т. Поскольку Т=const, при изменении давления температура остается одна и та же, то есть прямая линия параллельная Р.

3) График V от Т. Поскольку Т=const, при изменении объема температура остается одна и та же, то есть прямая линия параллельная V.

По второй формуле:

Так как здесь Т=const, поэтому T1=T2, и

Формула приобретает вид:

Вывод. Все переданное газу количество теплоты идет на совершение самим газом работы.  

 По аналогии остальные процессы:

2. Изохорный процесс (хора – это объем, изо — постоянный) V=const

По первой формуле:

Перенесем константы в правую часть, а изменяющиеся параметры в левую, получим:

Графики:

Здесь второй график приобретает вид линии, проходящей через начало координат. Почему? Потому, что формулу можно, для удобства, записать в виде P=T*const — это есть уравнение прямой, проходящей через начало отсчета.

По второй формуле:

Поскольку V=const, поэтому V1=V2, и

Формула приобретает вид:

Вывод. Все количество теплоты, переданное газу, идет на увеличение его внутренней энергии.

3. Изобарный процесс (бара – это давление, изо — постоянное) P=const

По первой формуле:

Перенесем константы в правую часть, а изменяющиеся параметры в левую, получим:

По второй формуле:

 

Поскольку P=const, поэтому P1=P2, и ничего не обнуляется! Формула приобретает вид:

Вывод. Количество теплоты, переданное газу, идет на увеличение его внутренней энергии и совершения им самим работы.

Еще один процесс, который не относится к изо-, но знать нужно:

 4. Адиабатный процесс 

Процесс без теплообмена с окружающей средой (Q=0) (например взрыв).

По первой формуле:

По второй формуле:

Т.к. Q=0 формула приобретает вид:

Вывод. Уменьшение внутренней энергии газа идет за счет совершения самим газом работы.

*Спасибо, что дочитали до конца, пишите вопросы в комментарии.

Добавить комментарий