- История появления теории изохорического явления
- Первое начало термодинамики для изохорического явления
- Использование эффекта изохорического явления
Определение 1
Изохорическое (изохорное) явление является ключевым явлением в термодинамике. Данное явление осуществляется только лишь при стабильном объеме.
Для выполнения изохорического процесса в газообразном либо жидкостном веществе необходимо осуществить нагрев (охлаждение) объекта в емкости с неизменным первоначальным собственным объемом, и располагается в замкнутом пространстве. При изохорном явлении давление идеального газообразного вещества прямо пропорционально его температурным показателям, что следует из закона Шарля. При реалистичных газообразных веществах закон Шарля не работает.
Рисунок 1. Изохорический процесс.
Диаграммы, изображающие изохорический процесс линиями, именуют изохорами. Для идеального газообразного вещества данные линии всегда прямые на всех графиках, связывающих следующие ключевые показатели:
- Объем изучаемого объекта (V).
- Температурные показатели исследуемого объекта (T).
- Внутреннее давление (P).
Чаще всего, самые первые исследовательские эксперименты изохорического явления приписывают французском механику и физику Гийому Амонтону. В первом собственном научном труде «Парижские мемуары», выпущенной в 1702 году, ученый тщательно сформулировал функционирование идеального газа в зафиксированном объеме с использованием так называемого «воздушного стабильного термометра». Жидкостное вещество в нем располагается постоянно в равновесном состоянии под воздействием давления атмосферы и энергии изучаемого компонента в емкости.
![banner]()
Не нашли то, что искали?
Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям
Во время методичного нагрева давление и объем в изолированной емкости становятся больше, и жидкостное вещество выдавливается в очередной, выступающий столб. В 1801 году английский физик и химик, метеоролог, естествоиспытатель Джон Дальтон в собственных знаменитых очерках напечатал произведенный опыт, в котором установил, что все парообразные и газообразные вещества, изученные при постоянном давлении, одинаково осуществляют расширение и сужаются во время преобразования температурных показателей, если совпадающий изначальный и результирующий параметры были идентичны.
Это закон именуется в научной деятельности как закон Гей-Люссака, поскольку, в частности данный ученых со временем сумел произвести самостоятельно эксперименты и доказал идентичное разделение разных газообразных веществ, обретя в результате фактически одинаковый коэффициент, что и Джон Дальтон. В дальнейшем, французский химик и физик Жозеф Луи Гей-Люссак совместил собственную теорию с законом Бойля - Мариотта. Это предоставило возможность более на понятном уровне сформулировать, включительно непосредственно изохорическое явление.
Рисунок 2. Закон Шарля.
Простейшее описание первого начала термодинамики возможно озвучить примерно следующим образом: преобразование внутреннего потенциала той либо другой системы можно осуществить при присутствии наружного влияния. Т.е. по-другому говоря, для осуществления какого-то преобразования в системе требуется применить силы снаружи.
В частности, первое термодинамическое начало указывает, по какой причине огромное количество стараний ученых остались неудачными, так как исследователи не сумели придумать и сконструировать «вечный двигатель». И реализация данной идеи, изобретения вечного двигателя, является полностью невозможной, что и доказывает первое начало термодинамики.
Замечание 1
Уравнение первого термодинамического начала определяется математически следующим образом: Q=ΔU+A, где Q – величина тепла, ΔU –внутренняя энергия и A – работа системы.
Изохорическое явление в термодинамике именуют физическим явлением, которое происходит со стабильным, равнозначным объемом. Таким образом, когда в газообразном либо жидкостном веществе осуществить нагревание конкретного объекта в емкости, осуществиться исследуемый процесс, поскольку объем компонентов в данной системе будет постоянным. Данное условие обладает значительным воздействием и на первое начало термодинамики, осуществляемый, как правило, при изохорическом явлении.
В изохорическом явлении объем функционирующих объектов V считается постоянной величиной, таким образом, газообразное вещество не выполняет работу, и \(A = 0. \) Благодаря этому можно записать такое уравнение: \(Q = ΔU = U(T_2) – U(T_1).\) Где \(U(T_2)\) и \(U(T_1)\)являются внутренним энергетическим потенциалом идеального газообразного вещества. Данные величины были определены на изначальном и результирующем этапах исследований.
Внутренняя энергия изучаемого компонента находится в непосредственной зависимости исключительно от первоначального температурного показателя (закон Джоуля).
![banner]()
Сложно разобраться самому?
Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям
При изохорическом постоянном нагреве вся теплота физического объекта усваивается газообразным веществом \((Q>0)\), а его энергетический потенциал со временем повышается. Охлаждаясь, материальное тело будет передавать свою теплоту наружным компонентам. Методика изучения изохорического явления состоит в следующем:
- Первоначально воспроизводится формула физического процесса (Взаимная связь между первоначальными и итоговыми параметрами функционирующего объекта).
- Рассчитывается последующая работа преобразования объема газообразного вещества.
- Определяется четкое количество тепла, отведённое либо подведённое к изучаемому телу.
- Устанавливается преобразование внутреннего энергетического потенциала и энтропии системы в данном процессе.
Так как, внутренний энергетический потенциал считается основной функцией физического объекта, то уравнения изохорического явления являются справедливыми для всех термодинамических явлений идеального газообразного вещества.
Рисунок 3. Формула состояния.
Изохорическое явление часто выполняется в жидкостных и газообразных веществах, которые расположены в изолированной емкости со стабильным объемом. При данном процессе система не осуществляет деятельность, и подведенное тепло Q в полной мере осуществляет расход на преобразование теплового энергетического потенциала: \(dU = Dq.\)
Замечание 2
Таким образом, теплоемкость при постоянном объеме будет постоянно существенно меньше подобного показателя при стабильном давлении.
В идеальном газообразном веществе в процессе изохорического явления давление прямо пропорционально температурным показателям (закон Шарля). Для обычных газообразных веществ закон Шарля нет возможности использовать, поскольку некоторая часть сообщенного газообразному веществу тепла уходит четко на повышение количества энергии взаимного действия элементов объекта. При идеальном цикле Отто, максимально приближенно внедренный в двигатель внутреннего сгорания, который на бензине, такты 2-3 и 4-1 являются изохорическим явлением.
Осуществляемая в итоге работа двигателя приравнивается разности главной работы, осуществляемую газообразным веществом над определенным поршнем в течение третьего такта и рабочего хода, который включает поршень на сжимание существующего вещества во время второго такта. Поскольку в данном цикле применяются принципы воспламенения смеси по принуждению, то осуществляется повышение сжимания газообразного вещества от 7 до 12 раз.
В ином цикле, который именуется Стирлинг, тоже есть два основных изохорических такта. Для выполнения данного цикла устройство дополнено мощный регенератор. Газообразное вещество, следуя через наполнитель в одну сторону, отдает теплоту от функционирующего объекта к регенератору, а при обратном перемещении осуществляет возвращение его рабочей системе. Идеальный цикл Стирлинга добивается полной обращаемости, а далее, тех же показателей, что и цикл Карно.
Мы ВКонтакте 
Трейлер о сайте 
