Kas yra izobarinis procesas?

Jutta Klee / Getty Images

Izobarinis procesas yra termodinaminis procesas, kurio metu spaudimas išlieka pastovus. Paprastai tai pasiekiama leidžiant tūriui išsiplėsti arba susitraukti taip, kad būtų neutralizuoti bet kokie slėgio pokyčiai, kuriuos sukeltų šilumos perdavimas .

Terminas izobarinis kilęs iš graikų kalbos iso , reiškiantis lygus ir maitinti , reiškiantis svorį.

Izobariniame procese paprastai yra vidinė energija pokyčius. Darbas atlieka sistema, o šiluma perduodama, todėl nė vienas kiekis nėra pirmasis termodinamikos dėsnis lengvai sumažinti iki nulio. Tačiau darbą esant pastoviam slėgiui galima gana lengvai apskaičiuoti pagal lygtį:

Į = p *D IN

Nuo Į yra darbas, p yra slėgis (visada teigiamas) ir Δ IN yra tūrio pokytis, matome, kad yra du galimi izobarinio proceso rezultatai:

• Jei sistema plečiasi (Δ IN yra teigiamas), tada sistema atlieka teigiamą darbą (ir atvirkščiai).
• Jei sistema susitraukia (Δ IN yra neigiamas), tada sistema atlieka neigiamą darbą (ir atvirkščiai).

Izobarinių procesų pavyzdžiai

Jei turite cilindrą su pasvertu stūmokliu ir jame kaitinate dujas, dujos plečiasi dėl energijos padidėjimo. Tai atitinka Charleso įstatymas - dujų tūris yra proporcingas jų temperatūrai. Svertinis stūmoklis palaiko pastovų slėgį. Žinodami dujų tūrio ir slėgio pokytį, galite apskaičiuoti atlikto darbo kiekį. Stūmoklis pasislenka pasikeitus dujų tūriui, o slėgis išlieka pastovus.

Jei stūmoklis būtų pritvirtintas ir nejudėtų kaitinant dujas, padidėtų slėgis, o ne dujų tūris. Tai nebūtų izobarinis procesas, nes slėgis nebuvo pastovus. Dujos nepajėgė išstumti stūmoklio.

Jei pašalinsite šilumos šaltinį iš cilindro ar net įdėsite jį į šaldiklį, kad jis prarastų šilumą aplinkai, dujų tūris susitrauktų ir trauktų svertinį stūmoklį žemyn, nes palaikytų pastovų slėgį. Tai neigiamas darbas, sistema susitraukia.

Izobarinis procesas ir fazių diagramos

A fazių diagrama , izobarinis procesas būtų rodomas kaip horizontali linija, nes jis vyksta esant nuolatiniam slėgiui. Ši diagrama parodys, kokiomis temperatūromis medžiaga yra kieta, skysta arba garinė esant tam tikram atmosferos slėgiui.

Termodinaminiai procesai

Į termodinaminiai procesai , sistemos energija keičiasi ir dėl to keičiasi slėgis, tūris, vidinė energija, temperatūra arba šilumos perdavimas. Natūraliuose procesuose dažnai vienu metu veikia daugiau nei vienas iš šių tipų. Be to, natūralios sistemos dauguma šių procesų turi pageidaujamą kryptį ir nėra lengvai grįžtami.

• Adiabatinis procesas - nėra šilumos perdavimo į sistemą arba iš jos.
• Izochorinis procesas - nekeičiamas tūris, tokiu atveju sistema neveikia.
• Izobarinis procesas – nekeičiamas slėgis.
• Izoterminis procesas - temperatūra nesikeičia.