Записките се преместени на нов сайт!

Изобарни процеси

Термодинамични процеси, които протичат при постоянно налягане се наричат изобарни процеси. Такива са например процесите протичащи в отворени, свързани с атмосферата съдове. В такива системи налягането е равно на атмосферното налягане и остава почти постоянно (ако пренебрегнем метеорологичните изменения в атмосферното налягане).

Ако имаме проста термодинамична система, състоянията на която се описват само с три параметъра: налягане P , обем V и температура T , след като налягането е постоянно, следва, че при изобарен процес могат да се променят само обема и температурата.

Опитът показва, че при постоянно налягане с повишаване на температурата повечето прости системи увеличават обема си. Това увеличение на обема с повишаване на температурата при постоянно налягане се нарича температурно разширение.

Нека T 0 и T са стойностите на температурата в две различни състояния при едно и също налягане. Нека V 0 и V са съответните на тези температури стойности на обема на системата. Δ T = T − T 0 е изменението на температурата, а Δ V = V − V 0 - изменението на обема. Опитите показват, че при малки изменения на температурата изменението на обема е правопропорционално на началния обем V 0 и на изменението на температурата:

(1) Δ V = α V 0 Δ T .

Коефициентът на пропорционалност:

α = Δ V V 0 Δ T

се нарича температурен коефициент на разширение на системата.

Единицата за температурен коефициент на разширение е: K^-1 (келвин на минус първа степен).

Температурният коефициент на разширение, зависи от веществото и от температурата. За повечето вещества той е положителен, но в отделни температурни интервали при някои вещества може да е и отрицателен. Например при водата между 0 и 4 ⁰C. В този температурен интервал водата вместо да се разширява се свива с повишаване на температурата. При 4 ⁰C водата се свива максимално, достига най-голяма плътност и над тази температура започва отново да се разширява. Следователно от 0 до 4 ⁰C водата има отрицателен коефициент на разширение, а извън интервала между 0 и 4 ⁰C - положителен. Тази особеност на водата играе важна роля за съхраняване на живота на Земята.

Ако заместим с Δ V = V − V 0 и Δ T = T − T 0 в (1) и изразим обема V , получаваме следната зависимост на обема от температурата при малко изменение на температурата около началната стойност T 0 :

(2) V = V 0 [ 1 + α ( T − T 0 ) ] .

Температурния коефициент на разширение на различните газове става все по-близък до една еднаква за всички газове стойност ( α = 1/273,15 K^-1), когато газовете стават все по-разредени. Един силно разреден газ се нарича идеален газ. Законът за температурното разширение на идеален газ, съвпадащ с формула (2) се нарича закон на Гей-Люсак.

Законът на Гей-Люсак може да се представи и в друга форма. Нека температурата T 0 е такава, че α T 0 = 1 . Да изразим по формула (2) обема на газа при две температури T 1 и T 2 :

V 1 = V 0 [ 1 + α ( T 1 − T 0 ) ] и V 2 = V 0 [ 1 + α ( T 1 − T 0 ) ] .

За отношението на тези обеми получаваме:

V 1 V 2 = 1 + α ( T 1 − T 0 ) 1 + α ( T 2 − T 0 ) = 1 + α T 1 − α T 0 1 + α T 2 − α T 0 = 1 + α T 1 − 1 1 + α T 2 − 1 = T 1 T 2 , или:

V V 0 = T T 0 ,

което означава, че обема на идеален газ е правопропорционален на неговата абсолютна температура.

Теми

Съдържание

Конспект

Курс

Напред