Công thức và tính toán quá trình Isochoric, ví dụ hàng ngày

Một Quá trình Isochoric đó là tất cả quá trình nhiệt động lực học trong đó âm lượng không đổi. Các quá trình này thường được gọi là isometric hoặc isovolumic. Nói chung, một quá trình nhiệt động lực học có thể xảy ra ở áp suất không đổi và sau đó được gọi là đẳng áp.

Khi nó xảy ra ở nhiệt độ không đổi, trong trường hợp đó, nó được cho là một quá trình đẳng nhiệt. Nếu không có sự trao đổi nhiệt giữa hệ thống và môi trường, thì chúng ta sẽ nói về tin học. Mặt khác, khi có một khối lượng không đổi, quá trình được tạo ra được gọi là isochoric.

Trong trường hợp của quá trình đẳng tích, có thể khẳng định rằng trong các quy trình này, công việc thể tích áp suất là không, vì điều này dẫn đến việc nhân áp suất với tăng thể tích.

Ngoài ra, trong sơ đồ thể tích áp suất nhiệt động lực học, các quá trình đẳng tích được thể hiện dưới dạng một đường thẳng đứng.

Chỉ số

• 1 Công thức và tính toán
  • 1.1 Nguyên lý đầu tiên của nhiệt động lực học
• 2 ví dụ hàng ngày
  • 2.1 Chu trình lý tưởng Otto
• 3 ví dụ thực tế
  • 3.1 Ví dụ đầu tiên
  • 3.2 Ví dụ thứ hai
• 4 tài liệu tham khảo

Công thức và tính toán

Nguyên lý đầu tiên của nhiệt động lực học

Trong nhiệt động lực học, công việc được tính bắt đầu từ biểu thức sau:

W = P V

Trong biểu thức này, W là công việc được đo bằng Joules, P áp suất được đo bằng Newton trên một mét vuông và ΔV là sự thay đổi hoặc tăng thể tích được đo bằng mét khối.

Tương tự, nguyên tắc đầu tiên của nhiệt động lực học nói rằng:

U = Q - W

Trong công thức nói W là công việc được thực hiện bởi hệ thống hoặc trên hệ thống, Q là nhiệt lượng được nhận hoặc phát ra từ hệ thống, và U nó là sự biến đổi năng lượng bên trong của hệ thống. Nhân dịp này, ba cường độ được đo bằng Joules.

Vì trong một quá trình đẳng tốc, công việc là null, nên nó tuân theo:

Δ U = Q_V    (kể từ, V = 0, và do đó W = 0)

Đó là, sự biến đổi năng lượng bên trong của hệ thống chỉ là do sự trao đổi nhiệt giữa hệ thống và môi trường. Trong trường hợp này, nhiệt truyền được gọi là nhiệt ở thể tích không đổi.

Khả năng sinh nhiệt của cơ thể hoặc hệ thống là kết quả của việc phân chia lượng năng lượng dưới dạng nhiệt truyền cho cơ thể hoặc hệ thống trong một quy trình nhất định và sự thay đổi nhiệt độ của nó.

Khi quá trình được thực hiện ở âm lượng không đổi, công suất nhiệt được nói ở âm lượng không đổi và được ký hiệu là C_v (nhiệt dung mol).

Nó sẽ được thực hiện trong trường hợp đó:

Q_v = n ∙ C_v  ∙ T

Trong tình huống này, n là số mol, C_v là công suất nhiệt mol đã nói ở trên với thể tích không đổi và ΔT là mức tăng nhiệt độ mà cơ thể hoặc hệ thống trải qua.

Ví dụ hàng ngày

Thật dễ dàng để tưởng tượng một quá trình đẳng thời, chỉ cần nghĩ về một quá trình xảy ra ở khối lượng không đổi; nghĩa là, trong đó vật chứa chứa vật chất hoặc hệ thống vật liệu không thay đổi về khối lượng.

Một ví dụ có thể là trường hợp khí (lý tưởng) được đặt trong một bình kín có thể thay đổi thể tích bằng bất kỳ phương tiện nào được cung cấp nhiệt. Giả sử trường hợp khí được bao trong chai.

Bằng cách truyền nhiệt cho khí, như đã giải thích, sẽ kết thúc dẫn đến tăng hoặc tăng năng lượng bên trong của nó.

Quá trình ngược lại sẽ là một khí được đặt trong một thùng chứa có thể tích không thể thay đổi. Nếu khí nguội đi và tỏa nhiệt ra môi trường thì áp suất khí sẽ giảm và giá trị năng lượng bên trong của khí sẽ giảm..

Chu kỳ lý tưởng Otto

Chu trình Otto là một trường hợp lý tưởng của chu trình được sử dụng bởi động cơ xăng. Tuy nhiên, công dụng ban đầu của nó là trong các máy sử dụng khí tự nhiên hoặc nhiên liệu khác ở trạng thái khí.

Trong mọi trường hợp, chu trình lý tưởng của Otto là một ví dụ thú vị về quá trình đẳng tích. Nó xảy ra khi quá trình đốt cháy hỗn hợp xăng và không khí diễn ra tức thời trong động cơ đốt trong..

Trong trường hợp này, sự gia tăng nhiệt độ và áp suất của khí bên trong xi lanh diễn ra, thể tích không đổi.

Ví dụ thực tế

Ví dụ đầu tiên

Cho một khí (lý tưởng) được bao trong một xi lanh có pít-tông, cho biết các trường hợp sau đây có phải là ví dụ về các quá trình đẳng tích không.

- Một công việc 500 J được thực hiện trên khí đốt.

Trong trường hợp này, nó sẽ không phải là một quá trình đẳng tốc vì để thực hiện một công việc trên khí, cần phải nén nó, và do đó, thay đổi thể tích của nó.

- Khí mở rộng bằng cách dịch chuyển theo chiều ngang của piston.

Một lần nữa, nó sẽ không phải là một quá trình đẳng thời, vì sự giãn nở khí ngụ ý một sự thay đổi về thể tích của nó.

- Pít-tông của xi-lanh được cố định để không thể dịch chuyển và khí được làm mát.

Trong dịp này, nó sẽ là một quá trình đẳng tích, vì sẽ không có biến thể âm lượng.

Ví dụ thứ hai

Xác định sự biến đổi của năng lượng bên trong sẽ được trải nghiệm bởi một loại khí chứa trong bình chứa có thể tích 10 L chịu áp suất 1 atm, nếu nhiệt độ của nó tăng từ 34 CC đến 60 CC trong một quá trình đẳng nhiệt, được biết là nhiệt lượng mol cụ thể của nó C_v = 2,5 ·R (đang R = 8,31 J / mol · K).

Vì nó là một quá trình thể tích không đổi, nên sự biến đổi của năng lượng bên trong sẽ chỉ xảy ra do hậu quả của nhiệt cung cấp cho khí. Điều này được xác định với công thức sau:

Q_v = n ∙ C_v  ∙ T

Để tính toán lượng nhiệt cung cấp, trước tiên cần tính toán số mol khí có trong bình chứa. Đối với điều này, cần phải sử dụng phương trình của các khí lý tưởng:

P ∙ V = n ∙ R ∙ T

Trong phương trình này n là số mol, R là hằng số có giá trị là 8,31 J / mol · K, T là nhiệt độ, P là áp suất mà khí đo được trong khí quyển phải chịu và T là nhiệt độ đo bằng Kelvin.

Xóa n và bạn nhận được:

n = R T / (P V) = 0, 39 mol

Vậy đó:

Δ U = Q_V  = n ∙ C_v  ∙ T = 0,39 ∙ 2,5 ∙ 8,31 26 = 210,65 J

Tài liệu tham khảo

1. Resnik, Halliday & Krane (2002). Vật lý tập 1. Cúc.
2. Laider, Keith, J. (1993). Nhà xuất bản Đại học Oxford, ed. Thế giới hóa lý.
3. Nhiệt dung. (ví dụ). Trong Wikipedia. Truy cập ngày 28 tháng 3 năm 2018, từ en.wikipedia.org.
4. Nhiệt độ tiềm ẩn (ví dụ). Trong Wikipedia. Truy cập ngày 28 tháng 3 năm 2018, từ en.wikipedia.org.
5. Quá trình Isochoric. (ví dụ). Trong Wikipedia. Truy cập ngày 28 tháng 3 năm 2018, từ en.wikipedia.org.