2014-02-02
3720
1. Процесс, происходящий при постоянной температуре, называется изотермическим:
Для данной массы газа m при постоянной температуре T произведение давления p на объем V есть величина постоянная: pV =constпри T=const и m= const.
Кривая, изображающая зависимость между p и V, характеризующая свойства вещества при постоянной температуре, называется изотермой. Изотермы — гиперболы, расположенные на графике тем выше, чем выше температура происходящего процесса
2. Процесс, происходящий при постоянном давлении, называется изобарным:
Для данной массы газа m при постоянном давлении p отношение объема V к температуре T есть величина постоянная.
V/T =constпри p=const и m= const.
Кривая (Рис.2, нижний график), изображающая зависимость между V и T, характеризующая свойства вещества при постоянном давлении, называется изобарой. Если использовать температуру по шкале Цельсия, то закон можно записать в следующей форме V = V o(1+ at), где a =1/273 oC-1, V o – объем при 0oC.
3. Процесс, происходящий при постоянном объеме, называется изохорным:
|
|
|
Для данной массы газа m при постоянном объеме V отношение давления p к температуре T есть величина постоянная.
p/T =constпри V=const и m= const.
Кривая (Рис.2, верхний график), изображающая зависимость между p и T, характеризующая свойства вещества при постоянном объеме, называется изохорой. Если использовать температуру по шкале Цельсия, то закон можно записать в следующей форме p = p o(1+ at), где a =1/273 oC-1, а p o – давление при 0oC.
Уравнением состояния термодинамической системы называется уравнение, которое связывает давление p, объем V и температуру T термодинамической системы, находящейся в состоянии термодинамического равновесия: f (p, V, T)=0, где каждая из переменных является функцией двух других.
Уравнение состояния идеального газа:
По закону Авогадро, при одинаковых p и T один моль любого газа занимает одинаковый молярный объем Vm.
Уравнение состояния для одного моля идеального газа:
, где константа R= 8,31 Дж/(моль·К) - называется универсальной газовой постоянной.
Уравнение Менделеева-Клапейрона — уравнение состояния для массы m идеального газа (т.е n = m/m молей, где m – молярная масса):
Если использовать постоянную Больцмана: k =1,38 10-23 Дж/К и R = k * NA (NA – число Авагадро), то уравнение состояния примет вид: 
, где n — концентрация молекул — число молекул в единице объема.
Адиабатический процесс - это процесс, происходящий без теплообмена с внешней средой. Такие процессы происходят в теплоизолированных системах. К адиабатическим процессам можно отнести все быстропротекающие процессы в не теплоизолированных системах (теплообмен не успевает совершиться). Несмотря на то, что в пределах большого объема состояние газа в этом случае не является равновесным, поведение газа в пределах достаточно малых объемов вполне можно описать уравнением адиабаты.
|
|
|
Найдем уравнение, связывающее параметры состояния идеального газа для адиабатического процесса.
Для этого запишем первое начало термодинамики для адиабатического процесса (4) с учетом того, что 
равно нулю, то:
следовательно 
(15).
Воспользуемся уравнением Менделеева - Клапейрона:
.
Подставим (16) в уравнение (15). Получим:
или 
.
Уравнение (13) преобразуем как 
,
из чего следует, что
.
Или 
. Учитывая, что 
, можно записать
.
Заменив Т на 
, получаем соотношение
,
т.е. уравнение состояния для адиабатического процесса, называемое уравнением Пуассона.
Поскольку 
>1, то очевидно, что адиабата идет круче изотермы, уравнение которой pV =const
Политропический процесс – это процесс, при котором теплоемкость газа остается постоянной. pVn =const При этом показатель политропы n равен
,
Рассмотренные выше изохорный, изотермический, изобарный и адиабатический процессы — это частные случаи политропного процесса.
Значения теплоемкости и показателя политропы для разных процессов приведены в таблице. Теплоемкость при изотермическом процессе бесконечно велика, поскольку dT= 0.
Теплоемкость при адиабатическом процессе равна нулю, поскольку = 0.
