Что такое изобарический процесс?

Изобарический процесс — это термодинамический процесс, при котором давление остается постоянным. Обычно это достигается путем расширения или сжатия объема таким образом, чтобы нейтрализовать любые изменения давления, которые могут быть вызваны теплопередачей.

Термин изобарический происходит от греч. изо, что означает равные, и барош, что означает вес.

В изобарическом процессе обычно происходят изменения внутренней энергии. Система совершает работу и передает тепло, поэтому ни одна из величин в первом законе термодинамики не сводится к нулю. Однако работу при постоянном давлении можно довольно легко рассчитать по уравнению:

С Вт это работа, п давление (всегда положительное) и ΔВ является изменением объема, мы можем видеть, что есть два возможных исхода изобарического процесса:

• Если система расширяется (ΔВ положительно), то система совершает положительную работу (и наоборот).
• Если система сжимается (ΔВ отрицательна), то система совершает отрицательную работу (и наоборот).

Примеры изобарических процессов

Если у вас есть цилиндр с утяжеленным поршнем и вы нагреваете в нем газ, газ расширяется из-за увеличения энергии. Это соответствует закону Шарля — объем газа пропорционален его температуре. Утяжеленный поршень поддерживает постоянное давление. Вы можете рассчитать количество выполненной работы, зная изменение объема газа и давления. Поршень смещается за счет изменения объема газа, в то время как давление остается постоянным.

Если бы поршень был зафиксирован и не двигался при нагревании газа, росло бы давление, а не объем газа. Это не был бы изобарический процесс, так как давление не было постоянным. Газ не мог произвести работу по смещению поршня.

Если вы удалите источник тепла из цилиндра или даже поместите его в морозильную камеру, чтобы он отдавал тепло окружающей среде, газ уменьшится в объеме и потянет за собой утяжеленный поршень, поскольку он поддерживает постоянное давление.Это отрицательная работа, система сжимается.

Изобарический процесс и фазовые диаграммы

На фазовой диаграмме изобарический процесс будет показан горизонтальной линией, так как он происходит при постоянном давлении. Эта диаграмма покажет вам, при каких температурах вещество находится в твердом, жидком или парообразном состоянии для диапазона атмосферного давления.

Термодинамические процессы

В термодинамических процессах система имеет изменение энергии, что приводит к изменениям давления, объема, внутренней энергии, температуры или теплопередачи. В природных процессах часто одновременно действуют более одного из этих типов. Кроме того, в природных системах большинство этих процессов имеют преимущественное направление и не являются легко обратимыми.