Каким образом происходил теплообмен при различных изменениях состояния идеального газа, представленных на рисунке

Emiliya

22

Хорошо, давайте рассмотрим задачу теплообмена при различных изменениях состояния идеального газа, изображенных на рисунке 1.

1) На рисунке 1 представлены три типа изменений состояния газа: (a) изотермический процесс, (б) изохорный процесс и (в) адиабатический процесс.

(a) Изотермический процесс:
В изотермическом процессе температура газа остается постоянной. Такое изменение может происходить, например, при контакте с тепловым резервуаром. По закону Бойля-Мариотта (P * V = const), где P - давление газа, а V - его объем, показано, что при увеличении объема газа его давление снижается, а при уменьшении объема - давление возрастает. Таким образом, при изотермическом процессе происходит теплообмен между газом и его окружающей средой, чтобы поддерживать постоянную температуру.

(б) Изохорный процесс:
В изохорном процессе объем газа остается постоянным. Это может происходить, например, при горении топлива в цилиндре двигателя. При изохорном процессе изменяется только давление газа. По закону Гей-Люссака (P/T = const), где P - давление газа, а T - его температура, показано, что при увеличении температуры давление газа также увеличивается. Таким образом, при изохорном процессе происходит теплообмен без изменения объема.

(в) Адиабатический процесс:
В адиабатическом процессе тепло не обменивается между газом и окружающей средой. Это может происходить, например, при расширении или сжатии газа без контакта с тепловым резервуаром. В адиабатическом процессе происходят изменения температуры и давления газа. По закону Пуассона (P * V^γ = const), где P - давление газа, V - его объем, а γ - показатель адиабаты, показано, что при увеличении объема газа его давление снижается, а при уменьшении объема - давление возрастает. Также изменяется и температура газа.

2) Теперь сопоставим изменения внутренней энергии газа в каждом из переходов (а, б, в), изображенных на рисунке.
(a) Изотермический процесс: Внутренняя энергия газа остается постоянной, поскольку температура не меняется.

(б) Изохорный процесс: Внутренняя энергия газа изменяется, так как меняется его давление и может происходить работа.

(в) Адиабатический процесс: Внутренняя энергия газа также изменяется, так как происходят изменения температуры и давления.

Обратите внимание, что при всех трех переходах может происходить тепловой обмен с окружающей средой, но при адиабатическом процессе этот обмен отсутствует. Теплообмен может влиять на изменение внутренней энергии газа.