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.