ความรู้เกี่ยวกับคำจำกัดความในวิชาฟิสิกส์เป็นปัจจัยสำคัญในการแก้ไขปัญหาทางกายภาพต่างๆ ให้ประสบผลสำเร็จ ในบทความ เราจะพิจารณาความหมายของกระบวนการ isobaric, isochoric, isothermal และ adiabatic สำหรับระบบแก๊สในอุดมคติ
แก๊สในอุดมคติและสมการของมัน
ก่อนจะพูดถึงกระบวนการ isobaric, isochoric และ isothermal มาพิจารณากันก่อนว่าก๊าซในอุดมคติคืออะไร ภายใต้คำจำกัดความในฟิสิกส์นี้ พวกเขาพิจารณาระบบที่ประกอบด้วยอนุภาคไร้มิติและไม่มีปฏิสัมพันธ์จำนวนมาก ซึ่งเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงในทุกทิศทาง อันที่จริง เรากำลังพูดถึงสถานะมวลรวมของก๊าซของสสาร ซึ่งระยะห่างระหว่างอะตอมและโมเลกุลนั้นไกลเกินขนาด และพลังงานศักย์ของปฏิกิริยาของอนุภาคถูกละเลยไปเนื่องจากความเล็กของมัน เมื่อเทียบกับพลังงานจลน์
สถานะของก๊าซในอุดมคติคือผลรวมของพารามิเตอร์ทางอุณหพลศาสตร์ของมัน ปัจจัยหลักคืออุณหภูมิปริมาตรและความดัน เรามาแทนด้วยตัวอักษร T, V และ P ตามลำดับ ในยุค 30 ของศตวรรษที่ XIXอันดับแรก Clapeyron (นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส) ได้เขียนสมการที่รวมพารามิเตอร์ทางอุณหพลศาสตร์ที่ระบุไว้ในความเท่าเทียมกันเดียว ดูเหมือนว่า:
PV=nRT,
โดยที่ n และ R คือปริมาณของสารและค่าคงที่ของแก๊สตามลำดับ
ไอโซโพรเซสในแก๊สคืออะไร
อย่างที่หลายคนสังเกตเห็น กระบวนการ isobaric, isochoric และ isothermal ใช้คำนำหน้า "iso" เดียวกันในชื่อของพวกเขา หมายถึงความเท่าเทียมกันของพารามิเตอร์ทางอุณหพลศาสตร์ระหว่างกระบวนการทั้งหมด ในขณะที่พารามิเตอร์ที่เหลือจะเปลี่ยนไป ตัวอย่างเช่น กระบวนการไอโซเทอร์มอลบ่งชี้ว่า เป็นผลให้อุณหภูมิสัมบูรณ์ของระบบคงที่ ขณะที่กระบวนการไอโซโคริกบ่งชี้ว่าปริมาตรคงที่
Isoprocesses สะดวกในการศึกษา เนื่องจากการแก้ไขพารามิเตอร์ทางอุณหพลศาสตร์ตัวใดตัวหนึ่งจะทำให้สมการทั่วไปของสถานะก๊าซง่ายขึ้น สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่ากฎของแก๊สสำหรับกระบวนการไอโซโพรเซสทั้งหมดเหล่านี้ถูกค้นพบโดยการทดลอง การวิเคราะห์ของพวกเขาทำให้ Clapeyron ได้สมการสากลที่ลดลง
กระบวนการไอโซบาริก ไอโซโคริก และไอโซเทอมอล
กฎข้อแรกถูกค้นพบสำหรับกระบวนการไอโซเทอร์มอลในก๊าซอุดมคติ ปัจจุบันเรียกว่ากฎหมาย Boyle-Mariotte เนื่องจาก T ไม่เปลี่ยนแปลง สมการของรัฐจึงแสดงถึงความเท่าเทียมกัน:
PV=const.
กล่าวอีกนัยหนึ่ง การเปลี่ยนแปลงความดันในระบบจะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงตามสัดส่วนผกผันของปริมาตร หากอุณหภูมิของก๊าซคงที่ กราฟของฟังก์ชัน P(V) isอติพจน์
กระบวนการ Isobaric - นี่คือการเปลี่ยนแปลงในสถานะของระบบซึ่งความดันยังคงที่ เมื่อแก้ไขค่าของ P ในสมการ Clapeyron แล้ว เราจะได้กฎต่อไปนี้:
V/T=ต่อเนื่อง
ความเท่าเทียมนี้มีชื่อเรียกของนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส Jacques Charles ผู้ได้รับมาเมื่อปลายศตวรรษที่ 18 isobar (การแสดงกราฟิกของฟังก์ชัน V(T)) ดูเหมือนเป็นเส้นตรง ยิ่งแรงดันในระบบมาก บรรทัดนี้ก็จะยิ่งเร็วขึ้น
กระบวนการไอโซบาริกนั้นใช้งานง่ายหากก๊าซถูกทำให้ร้อนภายใต้ลูกสูบ โมเลกุลของตัวหลังเพิ่มความเร็ว (พลังงานจลน์) ทำให้เกิดแรงกดบนลูกสูบสูงขึ้น ซึ่งนำไปสู่การขยายตัวของก๊าซและคงค่า P.
ให้คงที่
สุดท้าย ไอโซโพรเซสที่สามคือไอโซโคริก มันทำงานด้วยระดับเสียงคงที่ จากสมการของรัฐเราได้รับความเท่าเทียมกันที่สอดคล้องกัน:
P/T=const.
นักฟิสิกส์รู้จักกฎของเก-ลุสแซก สัดส่วนโดยตรงระหว่างความดันและอุณหภูมิสัมบูรณ์บ่งชี้ว่ากราฟของกระบวนการไอโซโคริก เช่น กราฟของไอโซบาริก เป็นเส้นตรงที่มีความชันเป็นบวก
สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่ากระบวนการไอโซโพรเซสทั้งหมดเกิดขึ้นในระบบปิด นั่นคือ ค่าของ n จะถูกรักษาไว้ในระหว่างหลักสูตร
กระบวนการอะเดียแบติก
กระบวนการนี้ไม่อยู่ในหมวดหมู่ "iso" เนื่องจากพารามิเตอร์ทางอุณหพลศาสตร์ทั้งสามเปลี่ยนแปลงในระหว่างการส่ง อะเดียแบติกเรียกว่าการเปลี่ยนแปลงระหว่างสองสถานะของระบบซึ่งไม่แลกเปลี่ยนความร้อนกับสิ่งแวดล้อม ดังนั้น การขยายตัวของระบบจะดำเนินการเนื่องจากพลังงานสำรองภายใน ซึ่งทำให้ความดันและอุณหภูมิสัมบูรณ์ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ
กระบวนการอะเดียแบติกสำหรับก๊าซในอุดมคติอธิบายโดยสมการของปัวซอง หนึ่งในนั้นแสดงอยู่ด้านล่าง:
PVγ=const,
โดยที่ γ คืออัตราส่วนของความจุความร้อนที่ความดันคงที่และที่ปริมาตรคงที่
กราฟอะเดียแบติกแตกต่างจากกราฟกระบวนการไอโซโคริกและกราฟไอโซบาริก แต่มันคล้ายกับไฮเปอร์โบลา (ไอโซเทอร์ม) อะเดียแบทในแกน P-V มีพฤติกรรมรุนแรงกว่าไอโซเทอร์ม
