Isokoriske procesformler og analyser, daglige eksempler

en Isokorisk proces Det er alt termodynamisk proces, hvor volumenet forbliver konstant. Disse processer kaldes også ofte isometrisk eller isovolumisk. Generelt kan en termodynamisk proces forekomme ved konstant tryk og kaldes så isobarisk.

Når det sker ved en konstant temperatur, siges det i så fald at være en isotermisk proces. Hvis der ikke er varmeveksling mellem systemet og miljøet, så taler vi om adiabatik. På den anden side, når der er et konstant volumen, kaldes den genererede proces isokorisk.

I tilfælde af den isokoriske proces kan det bekræftes, at trykvolumenarbejdet i disse processer er null, da dette skyldes, at trykket multipliceres med volumenforøgelsen.

Desuden er de isokoriske processer i et termodynamisk trykvolumendiagram repræsenteret i form af en lodret retlinie.

indeks

• 1 Formler og beregning
  • 1.1 Det første princip om termodynamik
• 2 Daglige eksempler
  • 2.1 Den Otto ideelle cyklus
• 3 Praktiske eksempler
  • 3.1 Første eksempel
  • 3.2 Andet eksempel
• 4 referencer

Formler og beregning

Det første princip om termodynamik

I termodynamikken beregnes arbejdet ud fra følgende udtryk:

W = P ∙ Δ V

I dette udtryk er W det arbejde, der måles i Joules, P er det tryk, der måles i Newton pr. Kvadratmeter, og ΔV er variationen eller stigningen i volumen målt i kubikmeter.

Ligeledes hedder den, der er kendt som det første princip for termodynamik, at:

Δ U = Q-W

I formlen W er arbejdet udført af systemet eller på systemet, Q er varmen modtaget eller udsendt af systemet, og Δ U det er den interne energiforandring af systemet. Ved denne lejlighed måles de tre størrelser i Joules.

Da arbejdet i en isokorisk proces er null, følger det således:

AU = Q_V    (siden, ΔV = 0 og derfor W = 0)

Det vil sige, at systemets interne energivariation udelukkende skyldes varmeveksling mellem systemet og miljøet. I dette tilfælde kaldes den varme, der overføres, varme ved konstant volumen.

Varmekapaciteten af ​​en krop eller et system resulterer i at dividere mængden af ​​energi i form af varme overført til en krop eller et system i en given proces, og temperaturændringen oplever den.

Når processen udføres ved konstant volumen, tales varmekapacitet ved konstant volumen og betegnes med C_v (molar varmekapacitet).

Det vil blive opfyldt i så fald:

Q_v = n ∙ C_v  ∙ ΔT

I denne situation er n antallet af mol, C_v er ovennævnte molar varmekapacitet ved konstant volumen og ΔT er temperaturforøgelsen oplevet af legemet eller systemet.

Daglige eksempler

Det er let at forestille sig en isochorisk proces, det er kun nødvendigt at tænke på en proces, der opstår ved konstant volumen; det vil sige, hvor beholderen, der indeholder materien eller materialesystemet, ikke ændres i volumen.

Et eksempel kan være tilfældet med en (ideel) gas, der er lukket i en lukket beholder, hvis volumen ikke kan ændres på nogen måde, til hvilken varme leveres. Antag tilfældet med en gas, der er lukket i en flaske.

Ved at overføre varme til gasen, som allerede forklaret, vil det resultere i en stigning eller forøgelse af dens indre energi.

Den omvendte proces ville være den for en gas, der er lukket i en beholder, hvis volumen ikke kan ændres. Hvis gassen afkøler og afgiver varme til miljøet, vil gastrykket blive reduceret, og værdien af ​​den indre energi af gassen vil falde..

Den Otto ideelle cyklus

Otto-cyklen er et ideelt tilfælde af den cyklus, der anvendes af benzinmotorer. Imidlertid var dets første brug i maskiner, der brugte naturgas eller andre brændstoffer i en gasformig tilstand.

I hvert fald er Ottos ideelle cyklus et interessant eksempel på isokorisk proces. Det sker, når forbrændingen af ​​blandingen af ​​benzin og luft finder sted øjeblikkeligt i en forbrændingsmotor..

I dette tilfælde sker en stigning i temperaturen og trykket af gassen inde i cylinderen, volumenet forbliver konstant.

Praktiske eksempler

Første eksempel

Givet en (ideel) gas indesluttet i en cylinder med et stempel angiver, om følgende tilfælde er eksempler på isokoriske processer.

- Der arbejdes på 500 J arbejde på gassen.

I dette tilfælde ville det ikke være en isokorisk proces, fordi det er nødvendigt at komprimere det for at udføre et arbejde på gassen og derfor ændre dets volumen.

- Gassen udvides ved vandret forskydning af stemplet.

Igen ville det ikke være en isokorisk proces, da gasudvidelsen medfører en variation af dens volumen.

- Stempelet på cylinderen er fastgjort således, at det ikke kan forskydes, og gassen afkøles.

Ved denne lejlighed ville det være en isokorisk proces, da der ikke ville være en volumenvariation.

Andet eksempel

Bestemme ændringen i indre energi, der oplever et indhold i en beholder med et volumen på 10 L under 1 atm tryk, gas, når dens temperatur stiger fra 34 ° C til 60 ° C i en isochor, kendt molære specifikke varme C_v = 2,5R (bliver R = 8,31 J / mol · K).

Da det er en konstant volumenproces, forekommer variationen af ​​intern energi kun som følge af den varme, som tilføres til gassen. Dette bestemmes med følgende formel:

Q_v = n ∙ C_v  ∙ ΔT

For at beregne den leverede varme er det først nødvendigt at beregne de mol gas indeholdt i beholderen. Til dette er det nødvendigt at ty til ligningen af ​​de ideelle gasser:

P ∙ V = n ∙ R ∙ T

I denne ligning n er antallet af mol, R er en konstant, hvis værdi er 8,31 J / mol · K, T er temperaturen, P er trykket, ved hvilken gassen udsættes omfang atmosfærer og T er temperaturen målt i Kelvin.

Ryd n, og du får:

n = R ∙ T / (P ∙ V) = 0, 39 mol

Så at:

AU = Q_V  = n ∙ C_v  ∙ ΔT = 0,39 ∙ 2,5 ∙ 8,31 ∙ 26 = 210,65 J

referencer

1. Resnik, Halliday & Krane (2002). Fysik Volumen 1. Cecsa.
2. Laider, Keith, J. (1993). Oxford University Press, ed. Fysisk kemiens verden.
3. Varmekapacitet. (N.D.). I Wikipedia. Hentet den 28. marts 2018, fra en.wikipedia.org.
4. Latent varme (N.D.). I Wikipedia. Hentet den 28. marts 2018, fra en.wikipedia.org.
5. Isokorisk proces. (N.D.). I Wikipedia. Hentet den 28. marts 2018, fra en.wikipedia.org.