Izocorický proces

Čo je to izokorický proces?

A Izocorický proces Je to akýkoľvek termodynamický proces, v ktorom objem zostáva konštantný. Tieto procesy často dostávajú názov izometrických alebo izovolumetrických. Všeobecne platí, že termodynamický proces sa môže vyskytnúť pri konštantnom tlaku a potom sa nazýva izobarický.

Keď sa vyskytuje pri konštantnej teplote, v takom prípade sa hovorí, že ide o izotermický proces. Ak medzi systémom a životným prostredím nie je žiadna výmena tepla, hovorí sa o adiabatickom. Na druhej strane, keď je konštantný objem, generovaný proces sa nazýva izokorka.

V prípade izokorického procesu je možné potvrdiť, že v týchto procesoch je práca tlaku a objemu neplatná, pretože to vyplýva z vynásobenia tlaku zvýšením objemu.

Okrem toho sú v diagrame termodynamického tlaku a objemu reprezentované vo forme vertikálnej priamky.

Vzorce a výpočet

Prvý princíp termodynamiky

V termodynamike sa práca vypočítava z nasledujúceho výrazu:

W = p ∙ ∆ V

V tejto expresii w je práca meraná v jouloch, p Tlak meraný v Newtone na meter štvorcový a ∆ V je variácia alebo zvýšenie objemu merané v kubických meraloch.

Podobne známa ako prvý princíp termodynamiky to ustanovuje:

∆ U = Q - W

V tomto vzorci je to práca vykonaná systémom alebo v systéme, ktorým je teplo prijaté alebo vydané systémom a ∆ U Je to vnútorná variácia energie systému. Pri tejto príležitosti sa meria tri veľkosti v jouloch.

Pretože v izokorickom procese je práca nula, ukázalo sa, že sa splní:

Môže vám slúžiť: Neptún (planéta)

∆ U = Q_Vložka    (od, ∆ v = 0, a teda W = 0)

To znamená, že vnútorná variácia energie systému je spôsobená iba výmenou tepla medzi systémom a prostredím. V tomto prípade sa prenesené teplo nazýva teplo na konštantný objem.

Tepelná kapacita v konštantnom objeme

Tepelná kapacita tela alebo systému je výsledkom vydelenia množstva energie vo forme tepla preneseného na telo alebo systém v danom procese a zmena teploty, ktorá sa vyskytuje rovnakým.

Ak sa proces vykonáva pri konštantnom objeme, hovorí sa o tepelnej kapacite konštantného objemu a je označený C_vložka (Molárna tepelná kapacita).

V tomto prípade sa splní:

Otázka_vložka = N ∙ c_vložka  ∙ ∆t

V tejto situácii je n počet mólov, c_vložka Je to vyššie uvedená molárna tepelná kapacita na konštantný objem a ∆t je zvýšenie teploty, ktoré sa vyskytuje telom alebo systémom.

Denné príklady izokorických procesov

Je ľahké si predstaviť izokorický proces, je potrebné myslieť iba na proces, ktorý sa vyskytuje pri konštantnom objeme; to znamená, v ktorom kontajner, ktorý obsahuje materiál alebo materiál, nemení objem.

Príkladom by mohol byť prípad (ideálny) zamknutý v uzavretej nádobe, ktorej objem sa nemôže zmeniť žiadnym spôsobom, ktorý sa dodáva teplo. Predpokladajme, že prípad plynu zamknutého vo fľaši.

Prenosom tepla na plyn, ako už bolo vysvetlené, nakoniec to bude mať za následok zvýšenie alebo zvýšenie jeho vnútornej energie.

Reverzný proces by bol proces plynu uzavretého v nádobe, ktorého objem sa nedá upraviť. Ak sa plyn ochladí a dáva teplotu teplotu, zníži by sa tlak plynu a hodnota vnútornej energie plynu.

Môže vám slúžiť: diskrétna premenná: Charakteristiky a príklady

Ideálny cyklus Otto

Cyklus Otto je ideálnym prípadom cyklu používaného benzínovými strojmi. Jeho počiatočné použitie však bolo v strojoch, ktoré používali zemný plyn alebo iné palivá v plynnom stave.

V každom prípade je Ottov ideálny cyklus zaujímavým príkladom izokorického procesu. Vyskytuje sa, keď vo vnútornom spaľovacom vozidle sa spaľovanie benzínovej a vzduchovej zmesi uskutočňuje okamžite.

V takom prípade dochádza k zvýšeniu teploty a tlaku plynu vo valci, čím zostáva konštantný objem.

Praktické príklady

Prvý príklad

Vzhľadom na plyn (ideálny) uzamknutý vo valci vybavený piestom, uveďte, či sú nasledujúce prípady príkladmi izokorových procesov.

- Práca 500 J sa vykonáva.

V tomto prípade by to nebol izocorický proces, pretože na vykonanie práce na plyne je potrebné ho komprimovať, a preto zmeniť jeho objem.

- Plyn rozširuje horizontálne piest.

Opäť by to nebol izokorický proces, pretože rozširovanie plynu znamená zmenu jeho objemu.

- Piest valca je fixovaný tak, aby sa plyn nemal pohybovať a plyn je ochladený.

Pri tejto príležitosti by to bol izokorický proces, pretože by nedošlo k zmenám objemu.

Druhý príklad

Určite variáciu vnútornej energie, ktorá zažije plyn obsiahnutý v nádobe s objemom 10 l predloženým na 1 atm tlaku, ak jej teplota stúpa z 34 ° C na 60 ° C v izokorickom procese, známe jeho špecifické tepelné molárne teplo C_vložka = 2.5 ·R (Bytosť R = 8.31 J/mol · k).

Môže vám slúžiť: Graff Van Generátor: strany, ako to funguje, aplikácie

Pretože ide o proces konštantného objemu, vnútorná variácia energie sa vyskytne iba v dôsledku tepla dodávaného na plyn. Toto je určené nasledujúcim vzorcom:

Otázka_vložka = N ∙ c_vložka  ∙ ∆t

Na výpočet dodávaného tepla je najprv potrebné vypočítať móly plynu obsiahnuté v nádobe. Z tohto dôvodu je potrebné uchýliť sa k rovnici ideálnych plynov:

P ∙ v = n ∙ r ∙ t

V tejto rovnici n je počet mólov, r je konštanta, ktorej hodnota je 8,31 J/mol · K, t je teplota, p je tlak, na ktorý sa plyn meraný v atmosfére a T je vystavený a t je meraná teplota v Kelvin.

Je vyčistený a získaný:

n = r ∙ t/ (p ∙ v) = 0, 39 mólov

Tak to:

∆ U = Q_Vložka  = N ∙ c_vložka  ∙ ∆t = 0,39 ∙ 2,5 ∙ 8,31 ∙ 26 = 210,65 j