Den isokoriske prosessen

Bildekilde / Getty Images

En isokorisk prosess er en termodynamisk prosess hvor volumet forblir konstant. Siden volumet er konstant, fungerer ikke systemet og W = 0. ('W' er forkortelsen for arbeid.) Dette er kanskje den enkleste av de termodynamiske variablene å kontrollere siden den kan oppnås ved å plassere systemet i en forseglet beholder som verken utvider seg eller trekker seg sammen.

Termodynamikkens første lov

For å forstå den isokoriske prosessen, må du forstå termodynamikkens første lov, som sier:

'Endringen i et systems indre energi er lik forskjellen mellom varme som tilføres systemet fra omgivelsene og arbeidet som gjøres av systemet på omgivelsene.'

Bruk av første lov av termodynamikk til denne situasjonen, finner du at:

delta-Siden delta- I er endringen i indre energi og Q er den varmeoverføring inn eller ut av systemet, ser du at all varmen enten kommer fra indre energi eller går til å øke den indre energien.

Konstant volum

Det er mulig å utføre arbeid på et system uten å endre volumet, som ved røring av en væske. Noen kilder bruker 'isochoric' i disse tilfellene for å bety 'nullarbeid' uavhengig av om det er en endring i volum eller ikke. I de fleste enkle applikasjoner trenger imidlertid ikke denne nyansen å vurderes - hvis volumet forblir konstant gjennom hele prosessen, er det en isokorisk prosess.

Eksempel på beregning

Nettsiden Kjernekraft , et gratis, nonprofit-nettsted bygget og vedlikeholdt av ingeniører, gir et eksempel på en beregning som involverer den isokoriske prosessen.

Anta en isokorisk varmetilsetning i en ideell gass. I en ideell gass , molekyler har ikke noe volum og samhandler ikke. Ifølge ideell gasslov , press varierer lineært med temperatur og mengde, og omvendt med volum . Den grunnleggende formelen vil være:

pV = nRT

hvor:

• s er det absolutte trykket til gassen
• n er mengden stoff
• T er den absolutte temperaturen
• I er volumet
• R er den ideelle, eller universelle, gasskonstanten lik produktet av Boltzmann konstant og Avogadro-konstanten
• K er den vitenskapelige forkortelsen for Kelvin

I denne ligningen er symbolet R en konstant kalt universal gass ​​konstant som har samme verdi for alle gasser - nemlig R = 8,31 Joule / muldvarp K.

Den isokoriske prosessen kan uttrykkes med den ideelle gassloven som:

p/T = konstant

Siden prosessen er isokorisk, dV = 0, er trykk-volumarbeidet lik null. I henhold til den ideelle gassmodellen kan den interne energien beregnes ved:

∆U = m c_i∆T

hvor eiendommen c_i(J/mol K) refereres til som spesifikk varme (eller varmekapasitet) ved et konstant volum fordi det under visse spesielle forhold (konstant volum) relaterer temperaturendringen til et system til mengden energi som tilføres ved varmeoverføring.

Siden det ikke er noe arbeid utført av eller på systemet, tilsier termodynamikkens første lov ∆U = ∆Q. Derfor:

Q = m c_i∆T