Применение I начала термодинамики к изопроцессам

Среди равновесных процессов, происходящих в термодинамических системах (газах), выделяют изопроцессы, при которых один из параметров состояния остается постоянным.

Изохорный процесс (V = const). В координатах P, V изохорный процесс изображается прямой параллельной оси ординат (рис. 6.3, а). В изохорном процессе газ не совершает работы, т. е. . Тогда из первого начала термодинамики количество теплоты выражается зависимостью вида:

(6.21)

	Таким образом, в изохорном процессе все тепло, сообщенное газу, идет на увеличение его внутренней энергии.
Рис. 6.3

Изобарный процесс (P = const). Диаграмма этого процесса (изобара) изображается прямой параллельной оси x. Работа при расширении газа от V ₁ до V ₂ определяется как

(6.22)

Работа численно равна площади заштрихованного прямоугольника на рис. 6.3, б. Если воспользоваться уравнением Менделеева – Клапейрона (), откуда следует, что , то выражение (6.22) примет вид

(6.23)

С учетом выражений параграфа 6.4 первое начало термодинамики для изобарного процесса в дифференциальной форме можно представить в виде

(6.24)

Изотермический процесс (T = const). Уравнением изотермического процесса является закон Бойля-Мариотта

(6.25)

Диаграмма изотермического процесса приведена на рис.6.4.

Работа в изотермическом процессе (T = const) может быть определена как

(6.26)

Рис. 6.4

Согласно первому началу термодинамики так как при В изотермическом процессе все количество теплоты, сообщаемое газу, расходуется им на совершение работы против внешних сил

(6.27)

Теплоемкость изотермического процесса стремится к бесконечности, т. е.

(6.28)