Question

Что такое изохорный, изобарный и изотермический процессы? При каких из них меняется внутренняя энергия? При каких выполняется работа и чему она равна?

Answer 1

Ответ:

Изохорный процесс- термодинамический процесс, который происходит при постоянном объёме. Для осуществления изохорного процесса в газе или жидкости достаточно нагревать или охлаждать вещество в сосуде неизменного объёма. В изохорном процессе (V = const) газ работы не совершает, A = 0. Следовательно,

Q = ΔU = U(T2) – U(T1).

Здесь U(T1) и U(T2) – внутренние энергии газа в начальном и конечном состояниях. Внутренняя энергия идеального газа зависит только от температуры (закон Джоуля). При изохорном нагревании тепло поглощается газом (Q > 0), и его внутренняя энергия увеличивается. При охлаждении тепло отдается внешним телам (Q < 0).

Изобарный процесс- термодинамический процесс, происходящий в системе при постоянных давлении и массе газа.

 В изобарном процессе (p = const) работа, совершаемая газом, выражается соотношением

A = p(V2 – V1) = pΔV.

+Первый закон термодинамики для изобарного процесса дает:

Q = U(T2) – U(T1) + p(V2 – V1) = ΔU + pΔV.

При изобарном расширении Q > 0 – тепло поглощается газом, и газ совершает положительную работу. При изобарном сжатии Q < 0 – тепло отдается внешним телам. В этом случае A < 0. Температура газа при изобарном сжатии уменьшается, T2 < T1; внутренняя энергия убывает, ΔU < 0.

Изотермический процесс- термодинамический процесс, происходящий в физической системе при постоянной температуре.  Для осуществления изотермического процесса систему обычно помещают в термостат (массивное тело, находящееся в тепловом равновесии), теплопроводность которого велика, так что теплообмен с системой происходит достаточно быстро по сравнению со скоростью протекания процесса, и, температура системы в любой момент практически не отличается от температуры термостата. В изотермическом процессе температура газа не изменяется, следовательно, не изменяется и внутренняя энергия газа, ΔU = 0.

Первый закон термодинамики для изотермического процесса выражается соотношением Q = A.

Количество теплоты Q, полученной газом в процессе изотермического расширения, превращается в работу над внешними телами. При изотермическом сжатии работа внешних сил, произведенная над газом, превращается в тепло, которое передается окружающим телам.

Наряду с изохорным, изобарным и изотермическим процессами в термодинамике часто рассматриваются процессы, протекающие в отсутствие теплообмена с окружающими телами. Сосуды с теплонепроницаемыми стенками называются адиабатическими оболочками, а процессы расширения или сжатия газа в таких сосудах называются адиабатическими.

Answer 2

Изохорный, изобарный и изотермический процессы - это различные типы термодинамических процессов, которые описывают изменения состояния газовой или жидкой среды. Вот их определения и основные характеристики:

1. Изохорный процесс:

   • Изохорный процесс происходит при постоянном объеме системы.
   • Обозначается как "V const" (V - объем).
   • Внутренняя энергия изменяется, так как температура и давление могут изменяться, что приводит к изменению кинетической и потенциальной энергии молекул.
   • В изохорном процессе не выполняется работа, так как нет изменения объема, и, следовательно, нет перемещения газа внутри системы.

2. Изобарный процесс:

   • Изобарный процесс происходит при постоянном давлении системы.
   • Обозначается как "P const" (P - давление).
   • Внутренняя энергия может изменяться, поскольку температура и объем могут изменяться в процессе, что влияет на кинетическую и потенциальную энергию молекул.
   • В изобарном процессе выполняется работа, и её значение можно определить как произведение постоянного давления на изменение объема: работа (W) = PΔV, где ΔV - изменение объема.

3. Изотермический процесс:

   • Изотермический процесс происходит при постоянной температуре системы.
   • Обозначается как "T const" (T - температура).
   • Внутренняя энергия остается постоянной, так как температура не изменяется.
   • В изотермическом процессе выполняется работа, и её значение можно определить с использованием уравнения состояния для идеального газа: работа (W) = nRT ln(V2/V1), где n - количество молекул газа, R - универсальная газовая постоянная, T - температура, V1 и V2 - начальный и конечный объемы газа.

Кратко:

• Внутренняя энергия меняется в изохорном и изобарном процессах, но остается постоянной в изотермическом.
• Работа выполняется в изобарном и изотермическом процессах, но не выполняется в изохорном.