Isokorisk procesdefinition og anvendelse

En isochorisk proces er en termodynamisk proces hvor volumen forbliver konstant. Da lydstyrken er konstant, fungerer systemet ikke og W = 0. ("W" er forkortelsen for arbejde.) Dette er måske den letteste af de termodynamiske variabler til kontrol, da det kan opnås ved at anbringe systemet i en forseglet beholder, som hverken ekspanderer eller kontrakter.

For at forstå den isokoriske proces skal du forstå den første lov om termodynamik, der siger:

"Ændringen i et systems interne energi er lig med forskellen mellem varme, der tilføjes systemet fra dets omgivelser og arbejde, der udføres af systemet på dets omgivelser."

Anvendelse af første lov af termodynamik til denne situation finder du ud af:

delta-siden delta-U er ændringen i intern energi og Q er varmeoverførsel ind eller ud af systemet, ser du, at al varmen enten kommer fra indre energi eller går i at øge den interne energi.

Det er muligt at arbejde på et system uden at ændre lydstyrken, som i tilfælde af omrøring af en væske. Nogle kilder bruger "isochoric" i disse tilfælde til at betyde "zero-work", uanset om der er en ændring i volumen eller ej. I de fleste enkle applikationer behøver denne nuance imidlertid ikke at overvejes - hvis lydstyrken forbliver konstant under hele processen, er det en isokorisk proces.

Hjemmesiden Atomkraft, et gratis, nonprofit-websted, der er bygget og vedligeholdt af ingeniører, giver et eksempel på en beregning, der involverer den isochoriske proces.

Antag en isokorisk varmeudvidelse i en ideel gas. I en ideel gas, molekyler har intet volumen og interagerer ikke. Ifølge ideel gaslov, tryk varierer lineært med temperatur og mængde og omvendt med bind. Den grundlæggende formel er:

pV = nRT

hvor:

• p er det absolutte tryk på gassen
• n er mængden af ​​stof
• T er den absolutte temperatur
• V er lydstyrken
• R er den ideelle eller universelle gasskonstant lig med produktet fra Boltzmann konstant og Avogadro-konstanten
• K er den videnskabelige forkortelse for Kelvin

I denne ligning er symbolet R en konstant kaldet det universelle gas konstant der har den samme værdi for alle gasser - nemlig R = 8,31 Joule/muldvarp K.

Den isochoriske proces kan udtrykkes med den ideelle gaslov som:

p / T = konstant

Da processen er isochorisk, dV = 0, er tryk-volumenarbejdet lig med nul. I henhold til den ideelle gasmodel kan den interne energi beregnes ved:

∆U = m c_v AT

hvor ejendommen c_v (J / mol K) kaldes specifik varme (eller varmekapacitet) ved et konstant volumen, fordi det under visse særlige forhold (konstant volumen) relaterer temperaturændringen i et system til den mængde energi, der tilføjes ved varmeoverførsel.

Da der ikke er noget arbejde udført af eller på systemet, dikterer den første lov om termodynamik ∆U = ∆Q. Derfor:

Q = m c_v AT