A proces izocoric Este vorba despre toate procesele termodinamice în care volumul rămâne constant. Aceste procese sunt adesea numite și izometrice sau izovolumetrice. În general, un proces termodinamic poate avea loc la presiune constantă și, prin urmare, se numește izobaric.
Când apare la temperatură constantă, în acest caz se spune că este un proces izoterm. Dacă nu există schimb de căldură între sistem și mediu, atunci se numește adiabatic. Pe de altă parte, atunci când există un volum constant, procesul generat se numește izocoric.
În cazul procesului izocoric, se poate afirma că în aceste procese lucrarea presiune-volum este zero, deoarece acest lucru rezultă din înmulțirea presiunii cu creșterea volumului.
Mai mult, într-o diagramă termodinamică presiune-volum, procesele izocorice sunt reprezentate sub forma unei linii drepte verticale..
Indice articol
În termodinamică, munca se calculează din următoarea expresie:
W = P ∙ ∆ V
În această expresie W este lucrarea măsurată în Jouli, P presiunea măsurată în Newton pe metru pătrat și ∆ V este schimbarea sau creșterea volumului măsurată în metri cubi..
La fel, așa-numitul prim principiu al termodinamicii stabilește că:
∆ U = Q - W
În această formulă W este munca efectuată de sistem sau pe sistem, Q este căldura primită sau emisă de sistem și ∆ U este variația de energie internă a sistemului. Cu această ocazie, cele trei magnitudini sunt măsurate în Jouli.
Deoarece într-un proces izocoric lucrarea este nulă, se dovedește că:
∆ U = QV (deoarece, ∆ V = 0 și, prin urmare, W = 0)
Cu alte cuvinte, variația energiei interne a sistemului se datorează exclusiv schimbului de căldură între sistem și mediu. În acest caz, căldura transferată se numește căldură cu volum constant..
Capacitatea de căldură a unui corp sau a unui sistem rezultă din împărțirea cantității de energie sub formă de căldură transferată către un corp sau un sistem într-un proces dat și schimbarea de temperatură experimentată de acesta..
Când procesul se desfășoară la volum constant, vorbim despre capacitatea de căldură la volum constant și este notat cu Cv (capacitate termică molară).
Se va îndeplini în acest caz:
Îv = n ∙ Cv ∙ ∆T
În această situație, n este numărul de alunițe, Cv este capacitatea de căldură molară menționată mai sus la volum constant și ∆T este creșterea temperaturii experimentată de corp sau sistem.
Este ușor să ne imaginăm un proces izocoric, este necesar doar să ne gândim la un proces care are loc la volum constant; adică în care recipientul care conține materia sau sistemul material nu își modifică volumul.
Un exemplu ar putea fi cazul unui gaz (ideal) închis într-un container închis al cărui volum nu poate fi modificat prin nici un mijloc căruia i se furnizează căldură. Să presupunem cazul unui gaz închis într-o sticlă.
Transferând căldura către gaz, după cum sa explicat deja, va ajunge la o creștere sau o creștere a energiei sale interne.
Procesul invers ar fi acela al unui gaz închis într-un container al cărui volum nu poate fi modificat. Dacă gazul este răcit și dă căldură mediului, atunci presiunea gazului ar fi redusă și valoarea energiei interne a gazului ar scădea.
Ciclul Otto este un caz ideal al ciclului utilizat de mașinile pe benzină. Cu toate acestea, utilizarea sa inițială a fost la mașinile care foloseau gaze naturale sau alte tipuri de combustibili în stare gazoasă..
În orice caz, ciclul ideal al lui Otto este un exemplu interesant de proces izocoric. Apare atunci când într-o mașină cu combustie internă arderea amestecului de benzină-aer are loc instantaneu.
În acest caz, există o creștere a temperaturii și a presiunii gazului din interiorul buteliei, volumul rămânând constant..
Având în vedere un gaz (ideal) închis într-un cilindru prevăzut cu un piston, indicați dacă următoarele cazuri sunt exemple de procese izocorice.
- Se lucrează 500 J pe gaz.
În acest caz nu ar fi un proces izocoric, deoarece pentru a efectua lucrări pe gaz este necesar să-l comprimăm și, prin urmare, să-i modificăm volumul..
- Gazul se extinde deplasând orizontal pistonul.
Din nou, nu ar fi un proces izocoric, deoarece expansiunea gazului implică o modificare a volumului său.
- Pistonul cilindrului este fixat astfel încât să nu se poată mișca și gazul să fie răcit.
De data aceasta ar fi un proces izocoric, deoarece nu ar exista nicio variație de volum.
Determinați variația energiei interne pe care o va experimenta un gaz conținut într-un recipient cu un volum de 10 L supus la 1 atm de presiune dacă temperatura acestuia crește de la 34 ° C la 60 ° C într-un proces izocoric, cunoscut sub numele de căldură specifică molară. Cv = 2,5R (fiind R = 8,31 J / mol K).
Deoarece este un proces de volum constant, variația energiei interne va avea loc doar ca o consecință a căldurii furnizate gazului. Aceasta se determină cu următoarea formulă:
Îv = n ∙ Cv ∙ ∆T
Pentru a calcula căldura furnizată, este mai întâi necesar să se calculeze moli de gaz conținute în recipient. Pentru aceasta, este necesar să recurgeți la ecuația ideală a gazului:
P ∙ V = n ∙ R ∙ T
În această ecuație n este numărul de moli, R este o constantă a cărei valoare este 8,31 J / molK, T este temperatura, P este presiunea la care este supus gazul măsurat în atmosfere și T este temperatura măsurată în Kelvin.
Rezolvați pentru n și obțineți:
n = R ∙ T / (P ∙ V) = 0,39 moli
Astfel încât:
∆ U = QV = n ∙ Cv ∙ ∆T = 0,39 ∙ 2,5 ∙ 8,31 ∙ 26 = 210,65 J
Nimeni nu a comentat acest articol încă.