ИзопроцессыВо всем дальнейшем курсе мы будем иметь дело либо с равновесными состояниями, либо с процессами, в которых изменения параметров происходят столь медленно, что в каждый момент времени система или ее части можно считать находящимися в состоянии теплового равновесия. Такие процессы называют квазистатическими. Рассмотрим несколько таких процессов.
5.1.1 Изотермический процесс. Если газ находится в емкости переменного объема в хорошем контакте с достаточно большим тепловым резервуаром, поддерживающем постоянной температуру газа, то объем V и давление P изменяются в соответствии с уравнением состояния PV=nRT по закону:
5.1.2 Изобарический процесс. Изменение состояния газа можно осуществить таким образом, чтобы его давление оставалось постоянным. Можно предложить следующий вариант реализации такого процесса. Заключим газ в вертикально установленный цилиндр, в котором легко подвижным поршнем удерживается газ. На поршень поставим груз некоторой массы. Если трение поршня о стенки цилиндра пренебрежимо мало то при нагревании или охлаждении газа будет изменяться его объем без изменения давления (которое будет равно весу поршня и груза, деленному на площадь поршня). Это - изобарический процесс. Переменными параметрами в этом процессе являются объем и температура газа. Из уравнения Клапейрона-Менделеева следует, что в данном процессе между ними имеет место прямая пропорциональность. Прямая V(T) выходит из начала координат: 5.1.3 Изохорический процесс. Если газ заключен в сосуд неизменного объема, то при нагревании его вместе с температурой будет изменяться давление. Зависимость давления от температуры P(T) описывается в этом случае прямой, выходящей из начала координат. Она называется изохорой. Из уравнения Клапейрона-Меделеева следует, что прямая P(T) описывается уравнением: Процессы, в которых изменяются все три параметра можно изображать кривыми на плоскости двух переменных: (P; T), (V; T) или (P; V). Причем, используя уравнения состояния (применимое для любой точки плоскости переменных), можно переходить от одной пары к другой. Рассмотрим пример такого перехода. Пусть процесс, в котором участвовал разреженный газ описывается прямой на PV -диаграмме (см. рисунок). Прямая описывается уравнением:
|