Изотермический процесс: различия между версиями

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Интерактивная навигация по истории
(Показать все непатрулированные изменения)
[отпатрулированная версия][непроверенная версия]
← Предыдущая правкаСледующая правка →
Содержимое удалено Содержимое добавлено
ВизуальныйВики-текст
Спасено источников — 0, отмечено мёртвыми — 1. Сообщить об ошибке. См. FAQ. #IABot (v2.0beta15)
Строка 8: Строка 8:
Для осуществления изотермического процесса систему обычно помещают в [[термостат]] (массивное тело, находящееся в [[тепловое равновесие|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. Можно осуществить изотермический процесс иначе — с применением источников или стоков тепла, контролируя постоянство температуры с помощью [[термометр]]ов. К изотермическим процессам относятся, например, [[кипение]] жидкости или [[плавление]] твёрдого тела при постоянном [[Давление|давлении]]{{#tag:ref|Изотермичность теплообмена, подразумевающую, что одно тело получает теплоту от другого, имеющего такую же температуру, нельзя понимать буквально. Это просто означает, что разностью температур источника и приёмника теплоты в рамках рассматриваемой задачи можно пренебречь{{sfn|''Акопян А. А.'', Общая термодинамика|1955| с =112}}.|group=K}}. Графиком изотермического процесса является изотерма.
Для осуществления изотермического процесса систему обычно помещают в [[термостат]] (массивное тело, находящееся в [[тепловое равновесие|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. Можно осуществить изотермический процесс иначе — с применением источников или стоков тепла, контролируя постоянство температуры с помощью [[термометр]]ов. К изотермическим процессам относятся, например, [[кипение]] жидкости или [[плавление]] твёрдого тела при постоянном [[Давление|давлении]]{{#tag:ref|Изотермичность теплообмена, подразумевающую, что одно тело получает теплоту от другого, имеющего такую же температуру, нельзя понимать буквально. Это просто означает, что разностью температур источника и приёмника теплоты в рамках рассматриваемой задачи можно пренебречь{{sfn|''Акопян А. А.'', Общая термодинамика|1955| с =112}}.|group=K}}. Графиком изотермического процесса является изотерма.


В [[Идеальный газ|идеальном газе]] при изотермическом процессе для неизменной массы газа произведение [[давление|давления]] на объём постоянно ([[закон Бойля-Мариотта]]). Изотермы идеального газа в координатах <math>p, V</math> — [[гипербола (математика)|гиперболы]], расположенные на графике тем выше, чем выше температура, при которой происходит процесс (см. рисунок).
В [[Идеальный газ|идеальном газе]] при изотермическом процессе для неизменной массы газа произведение [[давление|давления]] на объём постоянно ([[закон Бойля-Мариотта]]):
: <math>P * V = const.</math>
откуда при изменении объёма или давления, имеем:
: <math>P_1 * V_1 = P_2 * V_2</math>
где:
<math>P_1</math> и <math>P_2</math> — давление газа в начале и конце процесса;
<math>V_1</math> и <math>V_2</math> — объём газа в начале и конце процесса
Изотермы идеального газа в координатах <math>p, V</math> — [[гипербола (математика)|гиперболы]], расположенные на графике тем выше, чем выше температура, при которой происходит процесс (см. рисунок).


В общем случае при изотермическом процессе системе сообщается некоторое количество [[теплота|теплоты]] <math>Q</math> (или она отдаёт теплоту) и системой совершается работа <math>A</math> над внешними телами. Альтернативный процесс, при котором теплообмен с окружающей средой отсутствует (термодинамическая система находится в энергетическом равновесии — система не поглощает и не выделяет тепло), называется [[Адиабатический процесс|адиабатическим процессом]].
В общем случае при изотермическом процессе системе сообщается некоторое количество [[теплота|теплоты]] <math>Q</math> (или она отдаёт теплоту) и системой совершается работа <math>A</math> над внешними телами. Альтернативный процесс, при котором теплообмен с окружающей средой отсутствует (термодинамическая система находится в энергетическом равновесии — система не поглощает и не выделяет тепло), называется [[Адиабатический процесс|адиабатическим процессом]].

Версия от 09:01, 12 мая 2020

Статья является частью одноименной серии.
Тепловые процессы
См. также «Физический портал»

Изотермический[1] или изотермный[2] процесс (от др.-греч. ἴσος «равный» и θέρμη «жар») — термодинамический процесс, происходящий в физической системе при постоянной температуре.

Несколько изотерм для идеального газа нa p-V диаграмме
Несколько изотерм для идеального газа нa p-V-T диаграмме

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. Можно осуществить изотермический процесс иначе — с применением источников или стоков тепла, контролируя постоянство температуры с помощью термометров. К изотермическим процессам относятся, например, кипение жидкости или плавление твёрдого тела при постоянном давлении[K 1]. Графиком изотермического процесса является изотерма.

В идеальном газе при изотермическом процессе для неизменной массы газа произведение давления на объём постоянно (закон Бойля-Мариотта):

откуда при изменении объёма или давления, имеем:

где: и  — давление газа в начале и конце процесса; и  — объём газа в начале и конце процесса

Изотермы идеального газа в координатах  — гиперболы, расположенные на графике тем выше, чем выше температура, при которой происходит процесс (см. рисунок).

В общем случае при изотермическом процессе системе сообщается некоторое количество теплоты (или она отдаёт теплоту) и системой совершается работа над внешними телами. Альтернативный процесс, при котором теплообмен с окружающей средой отсутствует (термодинамическая система находится в энергетическом равновесии — система не поглощает и не выделяет тепло), называется адиабатическим процессом.

Работа , совершённая идеальным газом в изотермическом процессе, равна , где  — число частиц газа,  — температура, и  — объём газа в начале и конце процесса,  — постоянная Больцмана .

В твёрдом теле и большинстве жидкостей изотермические процессы очень мало изменяют объём тела, если только не происходит фазовый переход.

Первый закон термодинамики для изотермического процесса записывается в виде:

где учитывается, что внутренняя энергия системы в изотермическом процессе не изменяется. Таким образом, в изотермическом процессе вся теплота, полученная системой, расходуется на совершение системой работы над внешними телами.

Комментарии

  1. ↑ Изотермичность теплообмена, подразумевающую, что одно тело получает теплоту от другого, имеющего такую же температуру, нельзя понимать буквально. Это просто означает, что разностью температур источника и приёмника теплоты в рамках рассматриваемой задачи можно пренебречь[3].

Примечания

  1. ↑ Термодинамика. Основные понятия. Терминология. Буквенные обозначения величин, 1984, с. 14.
  2. ↑ Крутов В.И. и др., Техническая термодинамика, 1991, с. 104.
  3. ↑ Акопян А. А., Общая термодинамика, 1955, с. 112.

Литература

  • Акопян А. А. Общая термодинамика. — М.—Л.: Госэнергоиздат, 1955. — 696 с.
  • В. И. Крутов, Исаев С. И., Кожинов И. А. и др. Техническая термодинамика / Под. ред. В. И. Крутова. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 1991. — 384 с. — ISBN 5-06-002045-2.
  • Термодинамика. Основные понятия. Терминология. Буквенные обозначения величин / Отв. ред. И. И. Новиков. — АН СССР. Комитет научно-технической терминологии. Сборник определений. Вып. 103. — М.: Наука, 1984. — 40 с. (недоступная ссылка)

Ссылки

См. также

Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Изотермический_процесс&oldid=106982705