Isokoriske prosessformler og beregninger, daglige eksempler



en Isokorisk prosess Det er alt termodynamisk prosess der volumet forblir konstant. Disse prosessene kalles også ofte isometrisk eller isovolumisk. Generelt kan en termodynamisk prosess oppstå ved konstant trykk og kalles så isobarisk.

Når det oppstår ved en konstant temperatur, sies det i så fall å være en isotermisk prosess. Hvis det ikke er varmeveksling mellom systemet og miljøet, snakker vi om adiabatikk. På den annen side, når det er et konstant volum, kalles den genererte prosessen isokorisk.

I tilfelle av den isokoriske prosessen kan det bekreftes at i disse prosessene er trykkvolumarbeidet null, da dette resulterer i å multiplisere trykket ved volumøkningen.

I tillegg, i et termodynamisk trykkvolumdiagram, er de isokoriske prosessene representert i form av en vertikal rettlinje.

index

  • 1 Formler og beregning
    • 1.1 Det første prinsippet om termodynamikk
  • 2 Daglige eksempler
    • 2.1 Den Otto ideelle syklusen
  • 3 Praktiske eksempler
    • 3.1 Første eksempel
    • 3.2 Andre eksempel
  • 4 referanser

Formler og beregning

Det første prinsippet om termodynamikk

I termodynamikken beregnes arbeidet ut fra følgende uttrykk:

W = P ∙ Δ V

I dette uttrykket er W arbeidet målt i Joules, P trykket målt i Newton per kvadratmeter, og ΔV er variasjonen eller økningen i volum målt i kubikkmeter.

På samme måte står den som kalles det første prinsippet om termodynamikk at:

Δ U = Q - W

I formelen W er arbeidet utført av systemet eller på systemet, Q er varmen mottatt eller utstilt av systemet, og Δ U Det er den interne energivarianten til systemet. Ved denne anledningen blir de tre størrelsene målt i Joules.

Siden i en isokorisk prosess er arbeidet null, følger det at:

Δ U = QV    (siden, ΔV = 0 og dermed W = 0)

Det vil si at den interne energivarianten til systemet skyldes utveksling av varme mellom systemet og miljøet. I dette tilfellet blir varmen som overføres, kalt varme ved konstant volum.

Varmekapasiteten til en kropp eller et system resulterer i å dele mengden energi i form av varme overført til en kropp eller et system i en gitt prosess, og temperaturendringen oppleves av den.

Når prosessen utføres ved konstant volum, tales varmekapasitet ved konstant volum og betegnes med Cv (molar varmekapasitet).

Det vil bli oppfylt i så fall:

Qv = n ∙ Cv  ∙ ΔT

I denne situasjonen er n antallet mol, Cv er den ovenfor nevnte molarvarmekapasiteten ved konstant volum og ΔT er temperaturøkningen opplevd av kroppen eller systemet.

Daglige eksempler

Det er lett å forestille seg en isokorisk prosess, det er bare nødvendig å tenke på en prosess som skjer ved konstant volum; det vil si at beholderen som inneholder materien eller materialet, ikke endres i volum.

Et eksempel kan være tilfelle av en (ideell) gass som er innelukket i en lukket beholder, hvis volum ikke kan endres på noe som betyr hvilken varme som tilføres. Anta tilfelle av en gass som er lukket i en flaske.

Ved å overføre varme til gassen, som allerede forklart, vil det ende opp med å øke eller øke sin indre energi.

Den omvendte prosessen vil være den for en gass som er innelukket i en beholder hvis volum ikke kan endres. Hvis gassen kjøler og gir av varme til omgivelsene, vil gasstrykket reduseres og verdien av gassens indre energi vil redusere..

Den Otto ideelle syklusen

Otto-syklusen er et ideelt tilfelle av syklusen som brukes av bensinmotorer. Imidlertid var den førstegangs bruk i maskiner som brukte naturgass eller andre drivstoff i gassform.

I alle fall er Ottos ideelle syklus et interessant eksempel på isokorisk prosess. Det oppstår når forbrenningen av blandingen av bensin og luft skjer øyeblikkelig i en forbrenningsmotor..

I dette tilfellet skjer en økning i temperaturen og trykket av gassen inne i sylinderen, volumet forblir konstant.

Praktiske eksempler

Første eksempel

Gitt en (ideell) gass innesluttet i en sylinder med et stempel, angi om følgende tilfeller er eksempler på isokoriske prosesser.

- Et 500 J arbeid er gjort på gassen.

I dette tilfellet ville det ikke være en isokorisk prosess fordi å utføre et arbeid på gassen er det nødvendig å komprimere det og derfor endre volumet.

- Gassen ekspanderer ved å forskyve stempelet horisontalt.

Igjen ville det ikke være en isokorisk prosess, da gassutvidelsen innebærer en variasjon av volumet.

- Sylinderstemplet er festet slik at det ikke kan forskyves og gassen avkjøles.

Ved denne anledningen ville det være en isokorisk prosess, siden det ikke ville være en volumvariasjon.

Andre eksempel

Bestemme endringen i indre energi som opplever et innhold i en beholder med et volum på 10 l under 1 atm trykk, gass når dens temperatur stiger fra 34 ° C til 60 ° C i en isokorisk prosess, kjent molare spesifikke varme Cv = 2,5R (å være R = 8,31 J / mol · K).

Siden det er en konstant volumprosess, vil variasjonen av intern energi bare oppstå som følge av varmen som tilføres til gassen. Dette bestemmes med følgende formel:

Qv = n ∙ Cv  ∙ ΔT

For å beregne varmen som følger med, er det først nødvendig å beregne mengden gass som er inneholdt i beholderen. For dette er det nødvendig å ty til ligningen til de ideelle gassene:

P ∙ V = n ∙ R ∙ T

I denne ligningen n er antall mol, R er en konstant hvis verdi er 8,31 J / mol · K, T er temperaturen, P er trykket ved hvilket gassen utsettes grad atmosfærer, og T er temperaturen målt i Kelvin.

Slett n og du får:

n = R ∙ T / (P ∙ V) = 0, 39 mol

Slik at:

Δ U = QV  = n ∙ Cv  ∙ ΔT = 0,39 ∙ 2,5 ∙ 8,31 ∙ 26 = 210,65 J

referanser

  1. Resnik, Halliday & Krane (2002). Fysikk Volum 1. Cecsa.
  2. Laider, Keith, J. (1993). Oxford University Press, ed. The World of Physical Chemistry.
  3. Varmekapasitet. (N.d.). På Wikipedia. Hentet 28. mars 2018, fra en.wikipedia.org.
  4. Latent varme (N.d.). På Wikipedia. Hentet 28. mars 2018, fra en.wikipedia.org.
  5. Isokorisk prosess. (N.d.). På Wikipedia. Hentet 28. mars 2018, fra en.wikipedia.org.