Изобарный процесс

Изобарный процесс. Процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянном давлении называют изобарным (от греч. «барос» - вес, тяжесть). Согласно уравнению [pic] в любом состоянии газа с неизменным давлением отношение объёма газа к его температуре остаётся постоянным: [pic] =const при p=const. Для газа данной массы отношение объёма к температуре постоянно, если давление газа не меняется.

Этот закон был установлен экспериментально в 1802 году французским учёным Ж. Гей-Люссаком (1778 – 1850) и носит название закона Гей-Люссака. Согласно уравнению объём газа линейно зависит от температуры при постоянном давлении: V=const T. Эта зависимость графически изображается прямой, которая называется изобарой. Различным давлениям соответствуют разные изобары. С ростом давления объём газа при постоянной температуре согласно закону Бойля-Мариотта уменьшается.

Поэтому изобара, соответствующая более высокому давлению p2, лежит ниже изобары, соответствующей более низкому давлению p1. В области низких температур все изобары идеального газа сходятся в точке T=0. Но это не означает, что объём реального газа действительно обращается в нуль. Все газы при сильном охлаждении превращаются в жидкость, а к жидкостям уравнения состояния неприменимо. Изобарным можно считать расширение газа при нагревании его в цилиндре с подвижным поршнем. Постоянство давления в цилиндре обеспечивается атмосферным давлением на внешнюю поверхность поршня.

Изохорный процесс Процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянном объёме называют изохорным (от греч. «хорема» - вместимость). Из уравнения состояния [pic]вытекает, что в любом состоянии газа с неизменным объёмом отношение давления газа к его температуре остаётся неизменным: [pic] =const при V=const. Для газа данной массы отношение давления к температуре постоянно, если объём не меняется. Этот газовый закон был установлен в 1787 году французским физиком Ж. Шарлем (1746 – 1823) и носит название закона Шарля. Согласно уравнению [pic] =const при V=const давления газа линейно зависит от температуры при постоянном объёме: p=const T. Эта зависимость изображается прямой, называемой изохорой.

Разным объёмам соответствуют разные изохоры. С ростом объёма газа при постоянной температуре давление его согласно закону Бойля-Мариотта падает. Поэтому изохора, соответствующая большему объёму V2, лежит ниже изохоры, соответствующей меньшему объёму V1. В соответствии с уравнением все изохоры начинаются в точке T=0. Значит, давление идеального газа при абсолютном нуле равно нулю. Увеличение давления газа в любой ёмкости или в электрической лампочке при нагревании является изохорным процессом.

Изохорный процесс используется в газовых термостатах постоянного объёма.