Меню

Работа расширения газа при изобарическом процессе

ИЗОБАРНЫЙ ПРОЦЕСС (изобарический процесс) (от греч. isos - равный и baros  Пример И. п.- расширение газа в цилиндре со свободно ходящим нагруженным  Работа, совершаемая при И. п., равна произведению внеш. давления на изменение7.2. Изобарный процесс (р = const). Диаграмма этого процесса — изобара— в координатах (p,V) изображается прямой  Изотермический процесс описывается законом Бойля-Мариотта (pV = const). Работа изотермического расширения газаИзобарный процесс (p=const). Диаграмма этого процесса (изобара) в координатах р, V изображается прямой, параллельной оси V. При изобарном процессе работа газа (см. (52.2)  Тогда выражение (54.2) для работы изобарного расширения примет вид.

Обмен энергией между термодинамической системой и окружающими телами в результате теплообмена и совершаемой работы
Если система обменивается теплом с окружающими телами и совершает работу (положительную или отрицательную), то изменяется состояние системы, т. е. изменяются ее макроскопические параметры (температура, давление, объем). Так как внутренняя энергия U однозначно определяется макроскопическими параметрами, характеризующими состояние системы, то отсюда следует, что процессы теплообмена и совершения работы сопровождаются изменением Δ U внутренней энергии системы.
Первый закон термодинамики является обобщением закона сохранения и превращения энергии для термодинамической системы. Он формулируется следующим образом:
Изменение Δ U внутренней энергии неизолированной термодинамической системы равно разности между количеством теплоты Q, переданной системе, и работой A, совершенной системой над внешними телами.
Δ U = Q – A.
Соотношение, выражающее первый закон термодинамики, часто записывают в другой форме:
Q = Δ U + A.
Количество теплоты, полученное системой, идет на изменение ее внутренней энергии и совершение работы над внешними телами.
Первый закон термодинамики является обобщением опытных фактов. Согласно этому закону, энергия не может быть создана или уничтожена; она передается от одной системы к другой и превращается из одной формы в другую. Важным следствием первого закона термодинамики является утверждение о невозможности создания машины, способной совершать полезную работу без потребления энергии извне и без каких-либо изменений внутри самой машины. Такая гипотетическая машина получила название вечного двигателя (perpetuum mobile) первого рода. Многочисленные попытки создать такую машину неизменно заканчивались провалом. Любая машина может совершать положительную работу A над внешними телами только за счет получения некоторого количества теплоты Q от окружающих тел или уменьшения Δ U своей внутренней энергии.

Работа расширения в изохорном процессе равна нулю (l = 0), так как объем рабочего тела не меняется (Δv = const).  т. е. в изобарном процессе объем газа пропорционален его абсолютной температуре.

Применим первый закон термодинамики к изопроцессам в газах.
В изохорном процессе ( V = const) газ работы не совершает, A = 0. Следовательно,
Q = Δ U = U ( T 2) – U ( T 1).
Здесь U ( T 1) и U ( T 2) – 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 – 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, T 2 < T 1; внутренняя энергия убывает, Δ U < 0.
В изотермическом процессе температура газа не изменяется, следовательно, не изменяется и внутренняя энергия газа, Δ U = 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.

(5.10) Пусть в изобарном процессе расширения 1 кг газа температура изменится на 1°, то l=R. Отсюда видно, что газовая постоянная есть работа, совершенная 1 кг газа в процессе р=const при его нагревании на 1

Модель.
Адиабатический процесс
В адиабатическом процессе Q = 0; поэтому первый закон термодинамики принимает вид
A = –Δ U,
т. е. газ совершает работу за счет убыли его внутренней энергии.
На плоскости ( p, V) процесс адиабатического расширения (или сжатия) газа изображается кривой, которая называется адиабатой. При адиабатическом расширении газ совершает положительную работу ( A > 0); поэтому его внутренняя энергия уменьшается ( Δ U < 0). Это приводит к понижению температуры газа. Вследствие этого давление газа при адиабатическом расширении убывает быстрее, чем при изотермическом (рис. 3.9.2). Рисунок 3.9.2.
Семейства изотерм (красные кривые) и адиабат (синие кривые) идеального газа
В термодинамике выводится уравнение адиабатического процесса для идеального газа. В координатах ( p, V) это уравнение имеет вид
pV
γ = const.
Это соотношение называют уравнением Пуассона. Здесь γ = C p / C V – показатель адиабаты, C p и C V – теплоемкости газа в процессах с постоянным давлением и с постоянным объемом ( см. §3.10). Для одноатомного газа для двухатомного для многоатомного
Работа газа в адиабатическом процессе просто выражается через температуры T 1 и T 2 начального и конечного состояний:
A = C V ( T 2 – T 1).
Адиабатический процесс также можно отнести к изопроцессам. В термодинамике важную роль играет физическая величина, которая называется энтропией ( см. §3.12). Изменение энтропии в каком-либо квазистатическом процессе равно приведенному теплу Δ Q / T, полученному системой. Поскольку на любом участке адиабатического процесса Δ Q = 0, энтропия в этом процессе остается неизменной.
Адиабатический процесс (так же, как и другие изопроцессы) является процессом квазистатическим. Все промежуточные состояния газа в этом процессе близки к состояниям термодинамического равновесия ( см. §3.3). Любая точка на адиабате описывает равновесное состояние.
Не всякий процесс, проведенный в адиабатической оболочке, т. е. без теплообмена с окружающими телами, удовлетворяет этому условию. Примером неквазистатического процесса, в котором промежуточные состояния неравновесны, может служить расширение газа в пустоту. На рис. 3.9.3 изображена жесткая адиабатическая оболочка, состоящая из двух сообщающихся сосудов, разделенных вентилем K. В первоначальном состоянии газ заполняет один из сосудов, а в другом сосуде – вакуум. После открытия вентиля газ расширяется, заполняет оба сосуда, и устанавливается новое равновесное состояние. В этом процессе Q = 0, т.к. нет теплообмена с окружающими телами, и A = 0, т.к. оболочка недеформируема. Из первого закона термодинамики следует: Δ U = 0, т. е. внутренняя энергия газа осталась неизменной. Так как внутренняя энергия идеального газа зависит только от температуры, температура газа в начальном и конечном состояниях одинакова – точки на плоскости ( p, V), изображающие эти состояния, лежат на одной изотерме. Все промежуточные состояния газа неравновесны и их нельзя изобразить на диаграмме.
Расширение газа в пустоту – пример необратимого процесса. Его нельзя провести в противоположном направлении. Рисунок 3.9.3.

В изобарном процессе (p = const) работа, совершаемая газом, выражается соотношением.  При изобарном расширении Q > 0 – тепло поглощается газом, и газ совершает положительную работу.

2. Какой из приведенных ниже графиков соответствует изобарному расширению?  Формулы для вычисления работы при постоянном давлении: - Работа газа при изобарном процессе (p = const).12 апреля 2012Рассмотрим работу расширения газа в изобарном процессе (р = onst). [c.29]. ВМТ. Вначале топливо горит быстро, что позволяет рассматривать процесс с-у как изохорный.
При изобарном расширении газа подведенное к нему количество теплоты расходуется на увеличение его внутренней энергии (∆U>0) и на совершение работы газом (A>0).  Изобарный процесс. Закон Гей-Люссака. График процесса.Работа расширения в этом процессе равна нулю, так как dv = 0. Количество теплоты, подведенной к рабочему телу в процессе 1 – 2 при cv  т.е. в изобарном процессе объем газа пропорционален его абсолютной температуре (закон Гей-Люссака).
Изобарный процесс (р=const). При изобарном процессе работа газа при расширении объема от V1 до V2 равна. Если использовать уравнение Клапейрона — Менделеева.Изобарный процесс. При изобарическом процессе, давление в газе остается неизменным (Δp = 0). Объем идеального газа при изобарном процессе  Работа, совершаемая газом при расширении или сжатии газа, равна A = PΔV.
Изоба́рный проце́сс (др.-греч. ἴσος «одинаковый» и βάρος «тяжесть») — термодинамический процесс, происходящий в системе при постоянном давлении и постоянной массе газа.Где A – работа газа при изобарном процессе, p – давление идеального газа, V – объем идеального газа, T – абсолютная температура идеального газа, m  Изобарный процесс – это процесс квазистатического расширения или сжатия вещества (в
974. При изобарном расширении газ совершил работу 100 Дж, а его внутренняя энергия увеличилась при этом на 150 Дж. Затем газу в изохорном процессе сообщили такое же количество теплоты, как и в первом процессе.Моделируется процесс изобарного сжатия и расширения идеального газа.  , где R = 8,31 Дж/(моль∙К) – универсальная газовая постоянная. Работа газа при изобарном расширении или сжатии выражается соотношением.
Простейшие примеры изобарного процесса— нагревание воды в открытом сосуде, расширение газа в цилиндре со  Работа, совершаемая идеальным газом при изобарном процессе, равна p*ΔV, где р — давление, ΔV — изменение объёма газа.Работа газа при изобарном процессе .  Работа газа при изобарном процессе . Тогда . Доля количества теплоты, расходуемого на работу расширения, составит .
В изобарном процессе 72 % подведенной теплоты превращается во внутреннюю энергию газа, а 28 % – в работу расширения газа.График изобарического расширения газа от объёма до .  Согласно закону Гей-Люссака, при изобарном процессе в идеальном газе . Работа, совершаемая газом при расширении или сжатии газа, равна .
Название работы: Работа, совершаемая идеальным газом в различных процессах. Категория: Доклад.  Работа совершаемая газом при изобарном процессе при расширении или сжатии газа равна = PΔV.Согласно закону Гей-Люссака, при изобарном процессе в идеальном газе работа, совершаемая газом при расширении или сжатии газа, равна A = P?V.
При изобарном процессе работа газа при расширении  Термодинамические процессы идеальных газов. Работа расширения в этом процессе равна нулю, так как dv = 0. Количество теплоты В процессе изобарного расширения газа была совершена работа , равная 400 Дж. При каком давлении совершался процесс, если объем газа изменился с.
Определим количество теплоты, подведенной к газу в изобарном процессе.  Из рυ-диаграммы следует, что наибольшая величина работы расширения для изображенных процессов соответствует изобарному процессу 1—2 (n=0). С увеличениемВ зависимости от свойств рассматриваемого процесса различают изобарную Ср (для изобарического процесса) и изохорную Су (для  Работа равновесного изобарического расширения или сжатия идеального газа от объема [c.62].