Μια ισοχορική διαδικασία είναι α θερμοδυναμική διαδικασία στην οποία ο όγκος παραμένει σταθερός. Δεδομένου ότι η ένταση είναι σταθερή, το σύστημα δεν λειτουργεί και W = 0. ("W" είναι η συντομογραφία για εργασία.) Αυτή είναι ίσως η ευκολότερη από τις θερμοδυναμικές μεταβλητές δεδομένου ότι μπορεί να ληφθεί με τοποθέτηση του συστήματος σε σφραγισμένο περιέκτη ο οποίος δεν επεκτείνεται ούτε συμβάσεις.
Πρώτος Νόμος Θερμοδυναμικής
Για να κατανοήσετε την ισοοριακή διαδικασία, πρέπει να καταλάβετε τον πρώτο νόμο της θερμοδυναμικής, ο οποίος δηλώνει:
"Η αλλαγή στην εσωτερική ενέργεια ενός συστήματος είναι ίση με τη διαφορά μεταξύ της θερμότητας που προστίθεται στο σύστημα από το περιβάλλον του και της εργασίας που κάνει το σύστημα στο περιβάλλον του".
Εφαρμογή του πρώτο νόμο της θερμοδυναμικής σε αυτή την κατάσταση, θα διαπιστώσετε ότι:
δέλτα-Δεδομένου ότι η δέλτα-U είναι η αλλαγή στην εσωτερική ενέργεια και Q είναι το μεταφορά θερμότητας μέσα ή έξω από το σύστημα, βλέπετε ότι προέρχεται όλη η θερμότητα εσωτερική ενέργεια ή πηγαίνει στην αύξηση της εσωτερικής ενέργειας.
Συνεχής ένταση
Είναι δυνατή η εργασία σε ένα σύστημα χωρίς αλλαγή της έντασης, όπως στην περίπτωση της ανάδευσης ενός υγρού. Ορισμένες πηγές χρησιμοποιούν σε αυτές τις περιπτώσεις "ισοοριστικό" για να σημαίνει "μηδενική εργασία" ανεξάρτητα από το αν υπάρχει αλλαγή στον όγκο ή όχι. Σε πιο απλές εφαρμογές, ωστόσο, αυτή η αποχρωστικότητα δεν θα πρέπει να ληφθεί υπόψη - εάν ο όγκος παραμείνει σταθερός σε όλη τη διαδικασία, είναι μια ισοοριστική διαδικασία.
Παράδειγμα υπολογισμού
Η ιστοσελίδα Πυρηνική δύναμη, μια ελεύθερη, μη κερδοσκοπική διαδικτυακή τοποθεσία που χτίστηκε και συντηρείται από μηχανικούς, δίνει ένα παράδειγμα υπολογισμού που περιλαμβάνει την ισοχορική διαδικασία.
Υποθέστε μια προσθήκη θερμότητας σε ένα ιδανικό αέριο. Σε ένα ιδανικό αέριο, τα μόρια δεν έχουν όγκο και δεν αλληλεπιδρούν. Σύμφωνα με την ιδανικό νόμο περί αερίου, πίεση μεταβάλλεται γραμμικά με τη θερμοκρασία και την ποσότητα, και αντιστρόφως με Ενταση ΗΧΟΥ. Ο βασικός τύπος θα είναι:
pV = nRT
που:
- Π είναι η απόλυτη πίεση του αερίου
- n είναι η ποσότητα της ουσίας
- Τ είναι η απόλυτη θερμοκρασία
- V είναι η ένταση
- R είναι η ιδανική ή καθολική σταθερά αερίου ίση με το προϊόν της Boltzmann σταθερή και τη σταθερά Avogadro
- κ είναι η επιστημονική συντομογραφία για Κέλβιν
Σε αυτή την εξίσωση το σύμβολο R είναι μια σταθερά που ονομάζεται γενική σταθερά αερίου που έχει την ίδια τιμή για όλα τα αέρια - δηλαδή, R = 8,31 Μονάδα ενέργειας ή έργου/ΕΛΙΑ δερματος Κ.
Η ισοχορική διαδικασία μπορεί να εκφραστεί με τον ιδανικό νόμο για το αέριο ως:
p / T = σταθερή
Δεδομένου ότι η διαδικασία είναι ισοχορική, dV = 0, η εργασία πίεσης-όγκου είναι ίση με μηδέν. Σύμφωνα με το ιδανικό μοντέλο αερίου, η εσωτερική ενέργεια μπορεί να υπολογιστεί με:
ΔU = m cv ΔT
όπου το ακίνητο γv (J / mole Κ) αναφέρεται ως συγκεκριμένη θερμότητα (ή θερμική χωρητικότητα) σε σταθερό όγκο επειδή υπό ορισμένες ειδικές συνθήκες (σταθερός όγκος) συνδέει την αλλαγή θερμοκρασίας ενός συστήματος με την ποσότητα ενέργειας που προστίθεται με τη μεταφορά θερμότητας.
Δεδομένου ότι δεν υπάρχει εργασία από το σύστημα ή από το σύστημα, ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής υπαγορεύει ΔU = ΔQ. Επομένως:
Q = m cv ΔT