Przemiana izotermiczna

 

Jeśli proces zachodzi w stałej temperaturze, czyli T=const., to taką przemianę nazywa się przemianą izotermiczną.
Z równania stanu gazu wynika, że w przemianie tej ciśnienie gazu jest odwrotnie proporcjonalne do jego objętości, bowiem dla danej masy gazu wyrażonej w molach

p=
const.

V

Związek ten nazywany jest prawem Boyle'a Mariotte'a.

Dlaczego ciśnienie gazu w stałej temperaturze maleje podczas zwiększania jego objętości?
Dzieje się tak dlatego, że maleje liczba cząsteczek zawartych w jednostce objętości - średnia częstość uderzeń w ścianki naczynia jest mniejsza, maleje więc wartość siły parcia gazu na ścianki. Termodynamika. Ireneusz Owczarek

Na wykresach przedstawiono zależności pV, pTTV w stałej temperaturze gazu doskonałego dla temperatur T1<T2<T3.

Izoterma asymptotycznie dąży do osi oraz

p1V1=p2V2.

Termodynamika. Ireneusz Owczarek Praca przemiany izotermicznej gazu doskonałego, jeżeli objętość zmieni się od V1 do V2

:
W= RT ln
V2

V1


Na wykresie zależności ciśnienia od objętości, pole pod wykresem liczbowo jest równe wykonanej przez gaz pracy.

Zacieniony obszar odpowiada pracy wykonanej przez 1 mol tlenu, który w stałej temperaturze T równej 310 K rozszerza się od objętości Vpocz do Vkońc.


Ciepło przemiany można wyznaczyć stosując I zasadę termodynamiki

Q= W= RT ln
V2

V1

Energia wewnętrzna gazu doskonałego podczas przemiany izotermicznej (Δ T=0) nie ulega zmianie, ponieważ

ΔU=m cV ΔT=0.



 Ireneusz Owczarek  ©  2011 - 2013