Изобарный процесс

График изобарического расширения газа от объёма $V_{a}$ до $V_{b}.$ AB здесь является изобарой

Изобарные процессы в разных системах координат

Изобари́ческий или изоба́рный проце́сс (др.-греч. ἴσος «одинаковый» + βάρος «тяжесть») — термодинамический изопроцесс, происходящий в физической системе при постоянном внешнем давлении.

Согласно закону Гей-Люссака, в идеальном газе при изобарном процессе отношение объёма к температуре постоянно: ${\frac {V}{T}}=\mathrm {const}$.

Если использовать уравнение Клапейрона — Менделеева, то работа, совершаемая газом при расширении или сжатии газа, равна $A={\frac {m}{M}}R(T_{2}-T_{1})$

Количество теплоты, получаемое или отдаваемое газом, характеризуется изменением энтальпии: $\delta Q=\Delta I=\Delta U+P\Delta V.$

Теплоёмкость

Молярная теплоёмкость при постоянном давлении обозначается как $C_{p}.$ В идеальном газе она связана с теплоёмкостью при постоянном объёме соотношением Майера $C_{p}=C_{v}+R.$

Молекулярно-кинетическая теория позволяет вычислить приблизительные значения молярной теплоёмкости для различных газов через значение универсальной газовой постоянной R:

• для одноатомных газов $C_{p}={\frac {5}{2}}R$, то есть около 20,8 Дж/(моль·К);
• для двухатомных газов $C_{p}={\frac {7}{2}}R$, то есть около 29,1 Дж/(моль·К);
• для многоатомных газов $C_{p}=4R$, то есть около 33,2 Дж/(моль·К).

Теплоёмкости можно также определить исходя из уравнения Майера, если известен показатель адиабаты, который можно измерить экспериментально (например, с помощью измерения скорости звука в газе или используя метод Клемана — Дезорма).

Изменение энтропии

Изменение энтропии при квазистатическом изобарном процессе равно $\Delta S=\int \limits _{1}^{2}{\frac {dQ}{T}}.$ В случае, если изобарный процесс происходит в идеальном газе, то $dQ=d(\nu C_{v}T+\nu RT)=\nu (C_{v}+R)dT=\nu C_{p}dT,$ следовательно, изменение энтропии можно выразить как $\Delta S=\int \limits _{T_{1}}^{T_{2}}\nu C_{p}{\frac {dT}{T}}.$ Если пренебречь зависимостью $C_{p}$ от температуры (это предположение справедливо, например, для идеального одноатомного газа, но в общем случае не выполняется), то $\Delta S=\nu C_{p}\ln {\frac {T_{2}}{T_{1}}}.$

См. также

• Молекулярно-кинетическая теория
• Изотермический процесс
• Изохорный процесс
• Адиабатический процесс

Литература

• Сивухин Д. В. Общий курс физики. — М., 2008. — Т. II. Термодинамика и молекулярная физика.
• Изобарный процесс // Казахстан. Национальная энциклопедия (рус.). — Алматы: Қазақ энциклопедиясы, 2005. — Т. II. — ISBN 9965-9746-3-2. (CC BY-SA 3.0)