แสดงรายการกระบวนการแก๊ส isoprocesses

เพื่ออธิบายสถานะของก๊าซ ก็เพียงพอที่จะตั้งค่าพารามิเตอร์มหภาคสามตัว - ปริมาตร วี, ความกดดัน พีและอุณหภูมิ ตู่. การเปลี่ยนหนึ่งในพารามิเตอร์เหล่านี้ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในพารามิเตอร์อื่นๆ หากปริมาตร ความดัน และอุณหภูมิเปลี่ยนแปลงไปพร้อม ๆ กัน เป็นการยากที่จะสร้างกฎเกณฑ์ใดๆ ในการทดลอง ง่ายกว่าที่จะพิจารณาก๊าซที่มีมวลคงที่ก่อน ( ม= const) แก้ไขค่าของพารามิเตอร์มาโครตัวใดตัวหนึ่ง ( วี, พีหรือ ตู่) และพิจารณาเปลี่ยนอีกสองรายการ

กระบวนการที่หนึ่งในพารามิเตอร์ พี, วีหรือ Τ คงที่สำหรับมวลของก๊าซที่กำหนดเรียกว่า isoprocesses.

isos หมายถึง "เท่ากับ" ในภาษากรีก

กฎที่อธิบายกระบวนการไอโซโพรเซสในก๊าซอุดมคติถูกค้นพบโดยการทดลอง

กระบวนการไอโซเทอร์มอล

กระบวนการไอโซเทอร์มอลเป็นกระบวนการไอโซโพรเซสที่เกิดขึ้นที่อุณหภูมิคงที่: Τ = คอนสตรัค

ความร้อน - ความอบอุ่น

กฎหมายนี้ถูกค้นพบโดยอิสระจากการทดลองโดยนักเคมีและนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ Robert Boyle (1662) และนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส Edm Mariotte (1676)

กฎของกระบวนการไอโซเทอร์มอล(บอยล์-มาริออตต์): สำหรับมวลของก๊าซที่อุณหภูมิคงที่ ผลคูณของความดันและปริมาตรเป็นค่าคงที่:

\(~p \cdot V = \operatorname(const)\) หรือสำหรับสองสถานะ \(~p_1 \cdot V_1 = p_2 \cdot V_2 .\)

ในการดำเนินการตามกระบวนการอุณหภูมิความร้อน จำเป็นต้องนำภาชนะที่บรรจุก๊าซไปสัมผัสกับเทอร์โมสตัท

เทอร์โมสตัทเป็นอุปกรณ์สำหรับรักษาอุณหภูมิให้คงที่ ดูวิกิพีเดียสำหรับรายละเอียดเพิ่มเติม

กระบวนการไอโซเทอร์มอลถือได้ว่าเป็นกระบวนการโดยประมาณ ช้าการบีบอัดหรือการขยายตัวของก๊าซในถังที่มีลูกสูบ ตัวควบคุมอุณหภูมิในกรณีนี้คือสภาพแวดล้อม

กระบวนการไอโซบาริก

กระบวนการไอโซบาริกเป็นกระบวนการไอโซโพรเซสที่เกิดขึ้นที่ความดันคงที่: พี= คอนสตรัค

baros - ความหนักเบา

งานของ J. Charles ได้รับการตีพิมพ์หลังจากการค้นพบ J. Gay-Lussac แต่กระบวนการ isobaric ในตำราเรียนภาษารัสเซียเรียกว่า กฎของเกย์-ลูสแซก, ในเบลารุส - กฎหมายชาร์ลส์.

กฎของกระบวนการไอโซบาริก: สำหรับมวลของก๊าซที่กำหนดที่ความดันคงที่ อัตราส่วนของปริมาตรต่ออุณหภูมิสัมบูรณ์เป็นค่าคงที่:

\(~\dfrac(V)(T) = \operatorname(const),\) หรือ \(~\dfrac(V_1)(T_1) = \dfrac(V_2)(T_2) .\)

กฎข้อนี้สามารถเขียนได้ในรูปของอุณหภูมิ t, วัดเป็นเซลเซียส\[~V = V_0 \cdot (1 + \alpha \cdot t),\] โดยที่ วี 0 - ปริมาตรของก๊าซที่ 0 °С α = 1/273 K -1 - ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของการขยายตัวเชิงปริมาตร

จากประสบการณ์พบว่าที่ความหนาแน่นต่ำ ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของการขยายตัวของปริมาตรไม่ได้ขึ้นอยู่กับชนิดของก๊าซ กล่าวคือ เหมือนกันสำหรับก๊าซทั้งหมด)

กระบวนการไอโซบาริกสามารถหาได้โดยใช้กระบอกสูบที่มีลูกสูบไร้น้ำหนัก

กระบวนการไอโซคอริก

กระบวนการไอโซคอริกเป็นกระบวนการไอโซโพรเซสที่เกิดขึ้นที่ปริมาตรคงที่: วี= คอนสตรัค

chora - พื้นที่ว่างปริมาณ

กฎหมายนี้ได้รับการตรวจสอบโดยอิสระจากการทดลองโดยนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส Jacques Charles (1787) และ Joseph Gay-Lussac (1802)

กระบวนการ isochoric ในตำราเรียนภาษารัสเซียเรียกว่ากฎของชาร์ลส์ ในภาษาเบลารุส - กฎของเกย์-ลุสซัก

กฎของกระบวนการ isochoric: สำหรับมวลของก๊าซที่กำหนดที่ปริมาตรคงที่ อัตราส่วนของความดันต่ออุณหภูมิสัมบูรณ์เป็นค่าคงที่:

\(~\dfrac(p)(T) = \operatorname(const)\) หรือ \(~\dfrac(p_1)(T_1) = \dfrac(p_2)(T_2) .\)

หากวัดอุณหภูมิในระดับเซลเซียส กฎของเกย์-ลุสแซกจะถูกเขียนเป็น \[~p = p_0 \cdot (1 + \alpha \cdot t),\] โดยที่ พี 0 - แรงดันแก๊สที่ 0 °С α - ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความดันซึ่งกลับกลายเป็นว่าเท่ากันสำหรับก๊าซทั้งหมด: α \u003d 1/273 K -1.

กระบวนการ isochoric สามารถหาได้ในทรงกระบอกที่ไม่เปลี่ยนปริมาตรด้วยการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิที่กำหนด

การตรวจสอบการทดลองอย่างรอบคอบด้วยวิธีการสมัยใหม่แสดงให้เห็นว่าสมการสถานะของก๊าซในอุดมคติและกฎของ Boyle-Mariotte, Gay-Lussac และ Charles ที่ตามมานั้นอธิบายพฤติกรรมของก๊าซจริงได้อย่างแม่นยำที่ความดันต่ำและอุณหภูมิไม่ต่ำเกินไป

คณิตหน่อย

กราฟฟังก์ชัน y(x), ที่ไหน ก, ขและ กับ- ค่าคงที่:

y = a⋅x- เส้นตรงผ่านจุดกำเนิดของพิกัด (รูปที่ 1, a);
y=c- เส้นตรงตั้งฉากกับแกน yและผ่านจุดที่มีพิกัด y=c(รูปที่ 1b);
\(~y = \dfrac(b)(x) \) เป็นไฮเปอร์โบลา (รูปที่ 1c)

ข้าว. หนึ่ง

แผนผัง Isoprocess

เนื่องจากเรากำลังพิจารณาพารามิเตอร์มาโครสามตัว พี ทูและ วีจากนั้นระบบพิกัดสามระบบก็เป็นไปได้: ( พี, วี), (วี, Τ ), (พี, ตู่).

กราฟการพึ่งพาระหว่างพารามิเตอร์ของมวลที่กำหนดที่อุณหภูมิคงที่เรียกว่า ไอโซเทอร์ม.

พิจารณากระบวนการไอโซเทอร์มอลสองกระบวนการที่มีอุณหภูมิ ตู่ 1 และ ตู่ 2 (ตู่ 2 > ตู่หนึ่ง). ในพิกัดที่มีแกนของอุณหภูมิ (( วี Τ) และ ( พี ทู ตู่และผ่านจุด ตู่ 1 และ ตู่ 2 (รูปที่ 2, a, b)

พี วี). สำหรับกระบวนการ isothermal \(~p \cdot V = \operatorname(const)\) แทนค่าคงที่นี้ด้วยตัวอักษร zหนึ่ง . แล้ว

\(~p \cdot V = z_1\) หรือ \(~p = \dfrac(z_1)(V)\)

กราฟของฟังก์ชันนี้คือไฮเปอร์โบลา (รูปที่ 2, c)

ข้าว. 2

กราฟการพึ่งพาระหว่างพารามิเตอร์ก๊าซที่มวลก๊าซคงที่และความดันเรียกว่า ไอโซบาร์.

พิจารณากระบวนการไอโซบาริกสองกระบวนการด้วยแรงกดดัน พี 1 และ พี 2 (พี 2 > พีหนึ่ง). ในพิกัดที่มีแกนของแรงกด (( พี Τ) และ ( พี วี)) กราฟจะเป็นเส้นตรงตั้งฉากกับแกน พีและผ่านจุด พี 1 และ พี 2 (รูปที่ 3, a, b).

กำหนดประเภทของกราฟในแกน ( วี ทู). สำหรับกระบวนการ isobaric \(~\dfrac(V)(T) = \operatorname(const)\) แทนค่าคงที่นี้ด้วยตัวอักษร z 2. แล้ว

\(~\dfrac(V)(T) = z_2\) หรือ \(~V = z_2 \cdot T\)

กราฟของฟังก์ชันนี้เป็นเส้นตรงที่ลากผ่านจุดกำเนิด (รูปที่ 3, c)

ข้าว. 3

กราฟของความสัมพันธ์ระหว่างพารามิเตอร์ของก๊าซที่มวลก๊าซคงที่และปริมาตรคงที่เรียกว่า isochores.

พิจารณากระบวนการ isochoric สองกระบวนการที่มีปริมาตร วี 1 และ วี 2 (วี 2 > วีหนึ่ง). ในพิกัดที่มีแกนปริมาตร (( วี Τ) และ ( พี วี)) กราฟจะเป็นเส้นตรงตั้งฉากกับแกน วีและผ่านจุด วี 1 และ วี 2 (รูปที่ 4, a, b)

กำหนดประเภทของกราฟในแกน ( พี ทู). สำหรับกระบวนการ isochoric \(~\dfrac(p)(T) = \operatorname(const)\) แทนค่าคงที่นี้ด้วยตัวอักษร z 3 . แล้ว

\(~\dfrac(p)(T) = z_3\) หรือ \(~p = z_3 \cdot T\)

กราฟของฟังก์ชันนี้เป็นเส้นตรงที่ลากผ่านจุดกำเนิด (รูปที่ 4, c)

ข้าว. สี่

กราฟทั้งหมดของไอโซโพรเซสเป็นเส้นตรง (ยกเว้น ไฮเปอร์โบลาในแกน พี(วี)). เส้นเหล่านี้ผ่านศูนย์หรือตั้งฉากกับแกนใดแกนหนึ่ง
เนื่องจากแรงดันแก๊ส ปริมาตรและอุณหภูมิไม่สามารถเท่ากับศูนย์ เมื่อเข้าใกล้ค่าศูนย์ เส้นของกราฟจะแสดงเป็นเส้นประ

สมการก๊าซในอุดมคติของรัฐ

ใน isoprocesses พารามิเตอร์สองตัวถูกเปลี่ยนที่ค่าคงที่ของตัวที่สาม แต่มีบางกรณีที่พารามิเตอร์สามตัวเปลี่ยนแปลงพร้อมกัน ตัวอย่างเช่น เมื่ออากาศอุ่นขึ้นใกล้พื้นผิวโลก อากาศจะขยายตัว ความดันจะลดลง และอุณหภูมิลดลง

สมการที่เกี่ยวข้องกับอุณหภูมิ ตู่, ความกดดัน พีและปริมาณ วีสำหรับมวลของก๊าซอุดมคติที่กำหนด เรียกว่า สมการก๊าซ.

สมการนี้ได้มาจากการทดลอง แต่สามารถได้มาจากสมการ MKT พื้นฐาน:

\(~p = n \cdot k \cdot T.\)

ตามคำจำกัดความความเข้มข้นของก๊าซ

\(~n = \dfrac NV,\)

ที่ไหน นู๋คือจำนวนโมเลกุล แล้ว

\(~p = \dfrac NV \cdot k \cdot T \Rightarrow \dfrac(p \cdot V)(T) = k \cdot N . \qquad (1)\)

ด้วยมวลคงที่ของก๊าซ จำนวนโมเลกุลในนั้นจึงคงที่และผลิตภัณฑ์ \(~k \cdot N = \operatorname(const).\) ดังนั้น

\(~\dfrac(p \cdot V)(T) = \operatorname(const)\) หรือสำหรับสองสถานะ \(~\dfrac(p_1 \cdot V_1)(T_1) = \dfrac(p_2 \cdot V_2)( T_2).\qquad(2)\)

ความสัมพันธ์ (2) คือสมการสถานะของก๊าซในอุดมคติ เขาถูกเรียก สมการของ Clapeyron. ใช้ในกรณีที่มวลของก๊าซและองค์ประกอบทางเคมีไม่เปลี่ยนแปลง และจำเป็นต้องเปรียบเทียบสถานะของก๊าซสองสถานะ

สมการ Clapeyron-Mendeleev

ในสมการ (1) จำนวนโมเลกุล นู๋สามารถแสดงในรูปของค่าคงที่ Avogadro \(~N = \dfrac mM \cdot N_A\) โดยที่ ม- มวลของก๊าซ Μ คือมวลโมลาร์ของมัน จากนั้นเราจะได้ \(~\dfrac(p \cdot V)(T) = \dfrac mM \cdot k \cdot N_A \Rightarrow\)

\(~p \cdot V = \dfrac mM \cdot R \cdot T . \qquad (3)\)

ที่นี่ \(~R = k \cdot N_A\) คือค่าคงที่แก๊สสากลเท่ากับ

R\u003d 1.38 10 -23 J / K 6.02 10 23 mol -1 \u003d 8.31 J / (mol K)

สมการ (3) ยังเป็นสมการของสถานะของก๊าซในอุดมคติอีกด้วย ในรูปแบบนี้มันถูกบันทึกครั้งแรกโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย D.I. Mendeleev ดังนั้นจึงถูกเรียกว่า สมการ Clapeyron-Mendeleev. ใช้ได้กับมวลของก๊าซใด ๆ และเชื่อมต่อพารามิเตอร์ของสถานะใดสถานะหนึ่งของก๊าซ

กฎของอโวกาโดรและดาลตัน

ผลที่ตามมาสองประการตามมาจากสมการของรัฐ:

จากสูตร (1) เราได้รับ \(~N = \dfrac(p \cdot V)(k \cdot T)\) ซึ่งแสดงว่าถ้าก๊าซต่างชนิดกันครอบครองปริมาตรเท่ากันที่อุณหภูมิและความดันเท่ากัน ตัวเลข นู๋โมเลกุลของพวกมันก็เหมือนกัน กล่าวคือ เป็นไปตามหลักประจักษ์ กฎของอโวกาโดร: ที่ความดันและอุณหภูมิเท่ากัน ปริมาตรที่เท่ากันของก๊าซจะมีจำนวนโมเลกุลเท่ากัน.
ปล่อยให้มีส่วนผสมของก๊าซในถังซึ่งแต่ละอันจะปล่อยแรงดันที่สอดคล้องกัน พี 1 , พี 2 , ... (แรงกดดันบางส่วนก๊าซ) ให้เราเขียนสมการสถานะสำหรับแต่ละแก๊ส:
\(~p_1 \cdot V = N_1 \cdot k\cdot T, p_2 \cdot V = N_2 \cdot k \cdot T, \ldots\)
และเพิ่ม:
\(~p_1+ p_2 + \ldots = \dfrac((N_1+ N_2 + \ldots) \cdot k \cdot T)(V) = \dfrac(N \cdot k \cdot T)(V),\)
ที่ไหน นู๋ 1 + นู๋ 2 + ... = นู๋คือจำนวนโมเลกุลในส่วนผสมของก๊าซ แต่ \(~\dfrac(N \cdot k \cdot T)(V) = p\)
เพราะเหตุนี้, พี = พี 1 + พี 2 + ... คือ ความดันของส่วนผสมของก๊าซเท่ากับผลรวมของความดันบางส่วนของก๊าซแต่ละชนิด- นี่คือ กฎของดัลตันค้นพบโดยเขาในปี พ.ศ. 2344 จากการทดลอง

วรรณกรรม

Aksenovich L.A. ฟิสิกส์ในโรงเรียนมัธยม: ทฤษฎี งาน การทดสอบ: Proc. เบี้ยเลี้ยงสำหรับสถาบันที่ให้บริการทั่วไป สิ่งแวดล้อม, การศึกษา / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; เอ็ด. เค.เอส.ฟาริโน - Mn.: Adukatsia i vykhavanne, 2004. - C. 143-146.

หากในบางกระบวนการมวลและอุณหภูมิของก๊าซไม่เปลี่ยนแปลง กระบวนการดังกล่าวจะเรียกว่าอุณหภูมิความร้อนคงที่

ที่ม= const T = const พี 1 วี 1 =ป 2 วี 2 หรือPV = คอนเทมโพรารี

ได้รับ PV= constสมการนี้เรียกว่า สมการกระบวนการไอโซเทอร์มอล.

สมการนี้ได้มาจากนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ Robert Boyle ในปี 1662 และนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส Edmond Mariotte ในปี 1676

สมการ P 1 / R 2 = วี 2 / วี 1 เรียกว่าสมการบอยล์-มาริออตต์

สถานะของก๊าซมีลักษณะเป็นพารามิเตอร์มาโครสามตัว:

P - ความดัน

วี - ปริมาณ

T - อุณหภูมิ

เมื่อแสดงกราฟิกของกระบวนการ คุณสามารถระบุได้เพียงสองพารามิเตอร์ที่เปลี่ยนแปลง ดังนั้นกระบวนการเดียวกันจึงสามารถแสดงในระนาบพิกัดสามระนาบ: ( อาร์ -วี), (วี – ตู่), (พี – ตู่).

กราฟของกระบวนการไอโซเทอร์มอลเรียกว่าไอโซเทอร์ม ไอโซเทอร์มที่แสดงในระบบพิกัดสี่เหลี่ยม (P - V) ตามแกนกำหนดซึ่งวัดความดันแก๊สและตามแกน abscissa - ปริมาตรของมันคือไฮเปอร์โบลา (รูปที่ 3)

ไอโซเทอร์มที่แสดงในระบบพิกัดสี่เหลี่ยม (V - T) เป็นเส้นตรงขนานกับแกน y (รูปที่ 4)

ไอโซเทอร์มที่แสดงในระบบพิกัดสี่เหลี่ยม (P - T) เป็นเส้นตรงขนานกับแกน y (รูปที่ 5)

กราฟของกระบวนการไอโซเทอร์มอลมีดังต่อไปนี้:

กระบวนการ ISOCHORIC

กระบวนการไอโซคอริกเป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นที่ปริมาตรคงที่ (วี = const) และภายใต้เงื่อนไข m = const และ M = const

ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้จากสมการสถานะของก๊าซในอุดมคติสำหรับค่าอุณหภูมิ T 0 และ T สองค่าดังนี้:

พี 0 วี = มRT 0

Rวี= เอ็มRTหรือ R / R 0 = T / T 0

สำหรับก๊าซที่มีมวลที่กำหนด อัตราส่วนของความดันต่ออุณหภูมิจะคงที่หากปริมาตรของแก๊สไม่เปลี่ยนแปลง เมื่อ P 1 / P 2 = T 1 / T 2 (สมการนี้เรียกว่ากฎของชาร์ลส์) จะใช้กับกระบวนการไอโซโคริก : วี = const.

นี่คือสมการของกระบวนการไอโซโคริก

ถ้า V คือปริมาตรของก๊าซที่อุณหภูมิสัมบูรณ์ T, V 0 คือปริมาตรของก๊าซที่อุณหภูมิ 0 0 C; สัมประสิทธิ์ a เท่ากับ 1/273 K -1 เรียกว่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของการขยายตัวเชิงปริมาตรของก๊าซ จากนั้นสมการของกระบวนการไอโซโคริกสามารถเขียนได้เป็น P = P 0 × a ×T

เส้นโค้งของกระบวนการ isochoric เรียกว่า isochore

Isocore พรรณนา พี – วี), ตามแกนพิกัดที่วัดแรงดันแก๊สและตามแกน abscissa - ปริมาตรเป็นเส้นตรงขนานกับแกนพิกัด (รูปที่ 6)

Isocore พรรณนา ในระบบพิกัดสี่เหลี่ยม (วี – ตู่), เป็นเส้นตรงขนานกับแกน abscissa (รูปที่ 7)

Isocore พรรณนา ในระบบพิกัดสี่เหลี่ยม (พี – ตู่), ตามแกนพิกัดที่วัดความดันแก๊สและตามแกน abscissa - อุณหภูมิสัมบูรณ์เป็นเส้นตรงที่ลากผ่านจุดกำเนิดของพิกัด (รูปที่ 8)

นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศสศึกษาการพึ่งพาแรงดันแก๊สกับอุณหภูมิ Jacques Charlesในปี พ.ศ. 2330

กระบวนการไอโซโคริกสามารถทำได้ ตัวอย่างเช่น โดยการให้ความร้อนกับอากาศที่ปริมาตรคงที่

กราฟของกระบวนการ isochoric มีดังต่อไปนี้:

คำนิยาม

กระบวนการซึ่งหนึ่งในพารามิเตอร์ของสถานะของก๊าซคงที่เรียกว่า isoprocesses.

คำนิยาม

กฎหมายแก๊สเป็นกฎหมายที่อธิบายกระบวนการไอโซโพรเซสในก๊าซอุดมคติ

กฎของแก๊สถูกค้นพบโดยการทดลอง แต่ทั้งหมดสามารถได้มาจากสมการ Mendeleev-Clapeyron

ลองพิจารณาแต่ละคน

กฎของบอยล์-มาริออตต์ (กระบวนการไอโซเทอร์มอล)

กระบวนการไอโซเทอร์มอลการเปลี่ยนแปลงสถานะของก๊าซเพื่อให้อุณหภูมิคงที่เรียกว่า

สำหรับมวลคงที่ของก๊าซที่อุณหภูมิคงที่ ผลคูณของแรงดันแก๊สและปริมาตรจะเป็นค่าคงที่:

กฎเดียวกันสามารถเขียนใหม่ได้ในรูปแบบอื่น (สำหรับก๊าซอุดมคติสองสถานะ):

กฎนี้ตามมาจากสมการ Mendeleev-Clapeyron:

เห็นได้ชัดว่าที่มวลคงที่ของก๊าซและที่อุณหภูมิคงที่ ด้านขวาของสมการจะคงที่

กราฟของการพึ่งพาพารามิเตอร์ก๊าซที่อุณหภูมิคงที่เรียกว่า ไอโซเทอร์ม.

แทนค่าคงที่ด้วยตัวอักษร เราเขียนการพึ่งพาฟังก์ชันของแรงดันต่อปริมาตรในกระบวนการเก็บอุณหภูมิ:

จะเห็นได้ว่าความดันของแก๊สแปรผกผันกับปริมาตรของแก๊ส กราฟสัดส่วนผกผันและดังนั้น กราฟของไอโซเทอร์มในพิกัดคือไฮเปอร์โบลา(รูปที่ 1, ก). รูปที่ 1 b) และ c) แสดง isotherms ในพิกัดและตามลำดับ

รูปที่ 1 กราฟของกระบวนการไอโซเทอร์มอลในพิกัดต่างๆ

กฎของเกย์-ลูสแซก (กระบวนการไอโซบาริก)

กระบวนการไอโซบาริกการเปลี่ยนแปลงสถานะของก๊าซเพื่อให้ความดันคงที่เรียกว่า

สำหรับมวลคงที่ของก๊าซที่ความดันคงที่ อัตราส่วนของปริมาตรก๊าซต่ออุณหภูมิจะเป็นค่าคงที่:

กฎข้อนี้ตามมาจากสมการ Mendeleev-Clapeyron:

ไอโซบาร์.

พิจารณากระบวนการ isobaric สองกระบวนการที่มีแรงกดดันและ title="(!LANG:Rendered by QuickLaTeX.com" height="18" width="95" style="vertical-align: -4px;">. В координатах и изобары будут иметь вид прямых линий, перпендикулярных оси (рис.2 а,б).!}

มากำหนดประเภทของกราฟในพิกัดกันเถอะ แทนค่าคงที่ด้วยตัวอักษร เราจดการพึ่งพาฟังก์ชันของปริมาตรตามอุณหภูมิระหว่างกระบวนการไอโซบาริก:

จะเห็นได้ว่าที่ความดันคงที่ ปริมาตรของก๊าซจะแปรผันตรงกับอุณหภูมิของมัน กราฟสัดส่วนโดยตรงและดังนั้น กราฟของไอโซบาร์ในพิกัดเป็นเส้นตรงผ่านจุดกำเนิด(รูปที่ 2, ค). ในความเป็นจริง ที่อุณหภูมิต่ำเพียงพอ ก๊าซทั้งหมดจะกลายเป็นของเหลว ซึ่งกฎของแก๊สไม่มีผลบังคับใช้อีกต่อไป ดังนั้นใกล้จุดกำเนิด isobars ในรูปที่ 2, c) จะแสดงด้วยเส้นประ

รูปที่ 2 กราฟของกระบวนการไอโซบาริกในพิกัดต่างๆ

กฎของชาร์ลส์ (กระบวนการไอโซโคริก)

กระบวนการไอโซคอริกการเปลี่ยนแปลงสถานะของก๊าซเพื่อให้ปริมาตรคงที่เรียกว่า

สำหรับมวลคงที่ของก๊าซที่ปริมาตรคงที่ อัตราส่วนของแรงดันแก๊สต่ออุณหภูมิจะเป็นค่าคงที่:

สำหรับก๊าซสองสถานะ กฎนี้สามารถเขียนได้ดังนี้:

กฎข้อนี้สามารถหาได้จากสมการ Mendeleev-Clapeyron:

กราฟของการพึ่งพาพารามิเตอร์ก๊าซที่ความดันคงที่เรียกว่า isochores.

พิจารณากระบวนการ isochoric สองกระบวนการที่มีวอลุ่มและ title="(!LANG:Rendered by QuickLaTeX.com" height="18" width="98" style="vertical-align: -4px;">. В координатах и графиками изохор будут прямые, перпендикулярные оси (рис.3 а, б).!}

ในการกำหนดประเภทของกราฟของกระบวนการ isochoric ในพิกัด เราแสดงค่าคงที่ในกฎของชาร์ลส์ด้วยตัวอักษร เราได้รับ:

ดังนั้นการพึ่งพาการใช้งานของแรงดันต่ออุณหภูมิที่ปริมาตรคงที่จึงเป็นสัดส่วนโดยตรง กราฟของการพึ่งพาอาศัยกันดังกล่าวจึงเป็นเส้นตรงที่ลากผ่านจุดกำเนิด (รูปที่ 3, c)

รูปที่ 3 กราฟของกระบวนการ isochoric ในพิกัดต่างๆ

ตัวอย่างการแก้ปัญหา

ตัวอย่าง 1

ออกกำลังกาย

อุณหภูมิใดที่มวลของก๊าซที่มีอุณหภูมิเริ่มต้นต้องถูกทำให้เย็นลงแบบ isobarically เพื่อให้ปริมาตรของก๊าซลดลงหนึ่งในสี่?

วิธีการแก้

กระบวนการ isobaric อธิบายโดยกฎหมาย Gay-Lussac:

ตามเงื่อนไขของปัญหา ปริมาตรของก๊าซเนื่องจากการระบายความร้อนด้วยไอโซบาริกลดลงหนึ่งในสี่ ดังนั้น:

ดังนั้นอุณหภูมิสุดท้ายของก๊าซ:

ลองแปลงหน่วยเป็นระบบ SI: อุณหภูมิก๊าซเริ่มต้น

มาคำนวณกัน:

ตอบ

แก๊สจะต้องเย็นลงถึงอุณหภูมิ

ตัวอย่าง 2

ออกกำลังกาย

ถังปิดมีก๊าซที่ความดัน 200 kPa ความดันของก๊าซจะเป็นอย่างไรถ้าอุณหภูมิเพิ่มขึ้น 30%?

วิธีการแก้

เนื่องจากถังแก๊สปิด ปริมาตรของแก๊สจึงไม่เปลี่ยนแปลง กระบวนการ isochoric อธิบายโดยกฎของชาร์ลส์:

ตามเงื่อนไขของปัญหา อุณหภูมิของแก๊สเพิ่มขึ้น 30% ดังนั้นเราจึงสามารถเขียนได้ว่า:

แทนที่ความสัมพันธ์สุดท้ายในกฎของชาร์ลส์ เราจะได้:

มาแปลงหน่วยเป็นระบบ SI: ความดันก๊าซเริ่มต้น kPa \u003d Pa

มาคำนวณกัน:

ตอบ

แรงดันแก๊สจะเท่ากับ 260 kPa

ตัวอย่าง 3

ออกกำลังกาย

ระบบออกซิเจนที่เครื่องบินติดตั้งมี

ออกซิเจนที่ความดัน Pa ที่ระดับความสูงสูงสุดในการยก นักบินจะเชื่อมต่อระบบนี้กับกระบอกสูบเปล่ากับเครนโดยใช้เครน จะกดดันอะไรในนั้น? กระบวนการขยายตัวของก๊าซเกิดขึ้นที่อุณหภูมิคงที่

วิธีการแก้

กระบวนการไอโซเทอร์มอลอธิบายไว้โดยกฎหมาย Boyle-Mariotte:

ในบทนี้ เราจะศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างพารามิเตอร์ก๊าซด้วยกล้องจุลทรรศน์สามตัว และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง ความสัมพันธ์ของพารามิเตอร์เหล่านี้ในกระบวนการแก๊สที่เกิดขึ้นที่ค่าคงที่ของหนึ่งในสามพารามิเตอร์เหล่านี้ หรือกระบวนการไอโซโพรเซส: ไอโซเทอร์มอล ไอโซโคริก และไอโซบาริก

พิจารณาไอโซโพรเซสต่อไปนี้ - กระบวนการไอโซบาริก

คำนิยาม. isobaric(หรือ isobaric) กระบวนการ- กระบวนการเปลี่ยนก๊าซในอุดมคติจากสถานะหนึ่งไปยังอีกสถานะหนึ่งที่ค่าความดันคงที่ เป็นครั้งแรกที่กระบวนการดังกล่าวได้รับการพิจารณาโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส Joseph-Louis Gay-Lussac (รูปที่ 4) ดังนั้นกฎหมายจึงมีชื่อของเขา มาเขียนกฎหมายนี้กัน

และตอนนี้กำลังพิจารณา: และ

กฎของเกย์-ลูสแซก

จากกฎข้อนี้ เห็นได้ชัดว่าความสัมพันธ์ตามสัดส่วนโดยตรงระหว่างอุณหภูมิและปริมาตรมีดังนี้ เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ปริมาตรจะเพิ่มขึ้น และในทางกลับกัน พล็อตของปริมาณที่เปลี่ยนแปลงในสมการ นั่นคือ T และ V มีรูปแบบต่อไปนี้และเรียกว่า isobar (รูปที่ 3):

ข้าว. 3. กราฟของกระบวนการไอโซบาริกในพิกัด VT ()

ควรสังเกตว่าเนื่องจากเรากำลังทำงานในระบบ SI นั่นคือ ด้วยมาตราส่วนอุณหภูมิสัมบูรณ์ จึงมีพื้นที่บนกราฟที่ใกล้กับอุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์ ซึ่งกฎหมายนี้ไม่ปฏิบัติตาม ดังนั้น เส้นตรงในพื้นที่ใกล้กับศูนย์ควรแสดงด้วยเส้นประ

ข้าว. 4. โจเซฟ หลุยส์ เกย์-ลุสแซค ()

สุดท้าย ให้พิจารณาไอโซโพรเซสที่สาม

คำนิยาม. isochoric(หรือ isochoric) กระบวนการ- กระบวนการเปลี่ยนก๊าซในอุดมคติจากสถานะหนึ่งไปยังอีกสถานะหนึ่งด้วยมูลค่าคงที่ของปริมาตร กระบวนการนี้ได้รับการพิจารณาเป็นครั้งแรกโดยชาวฝรั่งเศส Jacques Charles (รูปที่ 6) ดังนั้นกฎหมายจึงมีชื่อของเขา มาเขียนกฎของชาร์ลส์กัน:

เราเขียนสมการปกติของสถานะอีกครั้ง:

และตอนนี้กำลังพิจารณา: และ

เราได้รับ: สำหรับสถานะต่าง ๆ ของก๊าซหรือเพียงแค่:

กฎของชาร์ลส์

จากกฎข้อนี้ เห็นได้ชัดว่าความสัมพันธ์ตามสัดส่วนโดยตรงระหว่างอุณหภูมิและความดันมีดังนี้ เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความดันจะเพิ่มขึ้น และในทางกลับกัน พล็อตของปริมาณที่เปลี่ยนแปลงในสมการ นั่นคือ T และ P มีรูปแบบต่อไปนี้และเรียกว่า isochore (รูปที่ 5):

ข้าว. 5. กราฟของกระบวนการ isochoric ในพิกัด V-T

ในพื้นที่ของศูนย์สัมบูรณ์สำหรับกราฟของกระบวนการ isochoric ก็มีเพียงการขึ้นต่อกันแบบมีเงื่อนไขเท่านั้น ดังนั้นเส้นตรงจึงควรนำมาที่จุดกำเนิดด้วยเส้นประ

ข้าว. 6. จ๊าค ชาร์ลส์ ()

เป็นที่น่าสังเกตว่าการพึ่งพาอุณหภูมิกับความดันและปริมาตรในกระบวนการไอโซโคริกและไอโซบาริกนั้นขึ้นอยู่กับอุณหภูมิอย่างแม่นยำ ซึ่งกำหนดประสิทธิภาพและความแม่นยำของการวัดอุณหภูมิโดยใช้เทอร์โมมิเตอร์แบบแก๊ส

เป็นเรื่องที่น่าสนใจเช่นกันที่กระบวนการไอโซโพรเซสที่เรากำลังพิจารณาอยู่นั้นเป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์ที่มีการค้นพบ ซึ่งดังที่เราได้แสดงให้เห็นแล้ว เป็นกรณีพิเศษของสมการของสถานะ และจากนั้นก็ต่อด้วยสมการ Clapeyron และ Mendeleev-Clapeyron เท่านั้น ตามลำดับเวลา กระบวนการที่เกิดขึ้นที่อุณหภูมิคงที่ได้รับการศึกษาครั้งแรก จากนั้นในปริมาตรคงที่ และสุดท้ายคือ กระบวนการไอโซบาริก

ตอนนี้ เพื่อเปรียบเทียบไอโซโพรเซสทั้งหมด เราได้รวบรวมไว้ในตารางเดียว (ดูรูปที่ 7) โปรดทราบว่ากราฟของกระบวนการไอโซโพรเซสในพิกัดที่มีพารามิเตอร์คงที่ อันที่จริง ดูเหมือนการพึ่งพาค่าคงที่ของตัวแปรบางตัว

ข้าว. 7.

ในบทต่อไป เราจะพิจารณาคุณสมบัติของก๊าซจำเพาะ เช่น ไอน้ำอิ่มตัว และพิจารณากระบวนการเดือดโดยละเอียด

บรรณานุกรม

Myakishev G.Ya. , Sinyakov A.Z. ฟิสิกส์โมเลกุล อุณหพลศาสตร์ - ม.: บัสตาร์ด, 2553.
Gendenstein L.E. , Dick Yu.I. ฟิสิกส์เกรด 10 - ม.: อิเล็กซ่า, 2548.
Kasyanov V.A. ฟิสิกส์เกรด 10 - ม.: บัสตาร์ด, 2553.

slideshare.net().
e-science.ru ().
mathus.ru ().

การบ้าน

หน้าหนังสือ 70: หมายเลข 514-518. ฟิสิกส์. หนังสืองาน. เกรด 10-11 Rymkevich A.P. - ม.: บัสตาร์ด, 2556. ()
ความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิและความหนาแน่นของก๊าซในอุดมคติในกระบวนการไอโซบาริกคืออะไร?
เมื่อแก้มพองทั้งปริมาตรและความดันในปากจะเพิ่มขึ้นที่อุณหภูมิคงที่ สิ่งนี้ขัดแย้งกับกฎหมาย Boyle-Mariotte หรือไม่? ทำไม
*กราฟของกระบวนการนี้จะมีลักษณะอย่างไรในพิกัด P-V

, กระบวนการทางอุณหพลศาสตร์คือการเปลี่ยนแปลงสถานะของระบบอันเป็นผลมาจากการที่พารามิเตอร์อย่างน้อยหนึ่งตัว (อุณหภูมิ ปริมาตรหรือความดัน) เปลี่ยนค่าของมัน อย่างไรก็ตาม หากเราพิจารณาว่าพารามิเตอร์ทั้งหมดของระบบอุณหพลศาสตร์เชื่อมโยงกันอย่างแยกไม่ออก การเปลี่ยนแปลงใดๆ ในพารามิเตอร์เหล่านี้ย่อมนำมาซึ่งการเปลี่ยนแปลงอย่างน้อยหนึ่งพารามิเตอร์ (ตามอุดมคติ) หรือหลายพารามิเตอร์ (ในความเป็นจริง) อย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ในกรณีทั่วไป เราสามารถพูดได้ว่ากระบวนการทางอุณหพลศาสตร์เกี่ยวข้องกับการละเมิดดุลยภาพของระบบ และหากระบบอยู่ในสภาวะสมดุล ก็จะไม่มีกระบวนการทางอุณหพลศาสตร์เกิดขึ้นได้

สภาวะสมดุลของระบบเป็นแนวคิดที่เป็นนามธรรม เนื่องจากเป็นไปไม่ได้ที่จะแยกวัสดุใดๆ ออกจากโลกรอบข้าง ดังนั้นกระบวนการทางอุณหพลศาสตร์ต่างๆ จึงเกิดขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ในระบบจริงใดๆ ในเวลาเดียวกัน ในบางระบบ การเปลี่ยนแปลงที่ช้าและแทบจะมองไม่เห็นดังกล่าวอาจเกิดขึ้นได้ ซึ่งกระบวนการที่เกี่ยวข้องกันสามารถพิจารณาตามเงื่อนไขว่าประกอบด้วยลำดับของสภาวะสมดุลของระบบ กระบวนการดังกล่าวเรียกว่าสมดุลหรือ กึ่งคงที่.
อีกสถานการณ์ที่เป็นไปได้ของการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องในระบบ หลังจากนั้นจะกลับสู่สถานะเดิม เรียกว่า กระบวนการแบบวงกลมหรือวงจร แนวคิดเรื่องสมดุลและกระบวนการวงกลมรองรับข้อสรุปเชิงทฤษฎีมากมายและวิธีการประยุกต์ของอุณหพลศาสตร์

การศึกษากระบวนการทางอุณหพลศาสตร์ประกอบด้วยการพิจารณางานที่ทำในกระบวนการนี้ การเปลี่ยนแปลงของพลังงานภายใน ปริมาณความร้อน และในการสร้างความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณแต่ละตัวที่บ่งบอกถึงสถานะของก๊าซ

จากกระบวนการทางอุณหพลศาสตร์ที่เป็นไปได้ทั้งหมด กระบวนการ isochoric, isobaric, isothermal, อะเดียแบติกและโพลิทรอปิกเป็นที่น่าสนใจที่สุด

กระบวนการไอโซคอริก

กระบวนการ isochoric เป็นกระบวนการทางอุณหพลศาสตร์ที่เกิดขึ้นที่ปริมาตรคงที่ กระบวนการดังกล่าวสามารถทำได้โดยการให้ความร้อนกับก๊าซที่วางอยู่ในภาชนะปิด ก๊าซร้อนขึ้นอันเป็นผลมาจากการจ่ายความร้อนและความดันเพิ่มขึ้น
การเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ก๊าซในกระบวนการไอโซโคริกอธิบายกฎของชาร์ลส์: p 1 /T 1 \u003d p 2 /T 2 หรือในกรณีทั่วไป:

p/T = const

ความดันของแก๊สบนผนังของถังบรรจุเป็นสัดส่วนโดยตรงกับอุณหภูมิสัมบูรณ์ของแก๊ส

เนื่องจากในกระบวนการ isochoric การเปลี่ยนแปลงของปริมาตร dV เท่ากับศูนย์ เราสามารถสรุปได้ว่าความร้อนทั้งหมดที่จ่ายให้กับแก๊สนั้นถูกใช้ไปในการเปลี่ยนพลังงานภายในของแก๊ส (ไม่มีงานทำ).

กระบวนการไอโซบาริก

กระบวนการไอโซบาริกเป็นกระบวนการทางอุณหพลศาสตร์ที่เกิดขึ้นที่ความดันคงที่ กระบวนการดังกล่าวสามารถทำได้โดยการวางแก๊สในกระบอกสูบที่มีความหนาแน่นสูงซึ่งมีลูกสูบเคลื่อนที่ได้ ซึ่งกระทำโดยแรงภายนอกที่คงที่ระหว่างการขจัดและการจ่ายความร้อน
เมื่ออุณหภูมิของแก๊สเปลี่ยนแปลง ลูกสูบจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวหรืออีกทางหนึ่ง ในขณะที่ปริมาตรของก๊าซเปลี่ยนแปลงไปตามกฎหมายของเกย์-ลูซแซก:

V/T = คอนสตรัค

ซึ่งหมายความว่าในกระบวนการไอโซบาริก ปริมาตรของก๊าซจะแปรผันตรงกับอุณหภูมิ
สรุปได้ว่าการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิในกระบวนการนี้จะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในของก๊าซอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ และการเปลี่ยนแปลงของปริมาตรสัมพันธ์กับประสิทธิภาพการทำงาน กล่าวคือ ในกระบวนการไอโซบาริก ส่วนหนึ่งของความร้อน พลังงานถูกใช้ไปเพื่อเปลี่ยนพลังงานภายในของก๊าซ และอีกส่วนหนึ่งใช้ไปกับประสิทธิภาพของงานแก๊สเพื่อเอาชนะการกระทำของแรงภายนอก ในกรณีนี้ อัตราส่วนระหว่างต้นทุนความร้อนสำหรับการเพิ่มพลังงานภายในและสำหรับการปฏิบัติงานขึ้นอยู่กับความจุความร้อนของก๊าซ

กระบวนการไอโซเทอร์มอล

กระบวนการไอโซเทอร์มอลเป็นกระบวนการทางอุณหพลศาสตร์ที่เกิดขึ้นที่อุณหภูมิคงที่
ในทางปฏิบัติเป็นเรื่องยากมากที่จะดำเนินกระบวนการไอโซเทอร์มอลกับก๊าซ ท้ายที่สุด จำเป็นต้องปฏิบัติตามเงื่อนไขที่ว่าในกระบวนการอัดหรือขยายตัว ก๊าซมีเวลาในการแลกเปลี่ยนอุณหภูมิกับสิ่งแวดล้อม โดยรักษาอุณหภูมิให้คงที่
กระบวนการ isothermal อธิบายโดยกฎ Boyle-Mariotte: pV \u003d const เช่น ที่อุณหภูมิคงที่ความดันแก๊สจะแปรผกผันกับปริมาตร

เห็นได้ชัดว่าในกระบวนการไอโซเทอร์มอล พลังงานภายในของก๊าซจะไม่เปลี่ยนแปลง เนื่องจากอุณหภูมิคงที่
เพื่อให้เป็นไปตามสภาวะคงตัวของอุณหภูมิแก๊ส จำเป็นต้องขจัดความร้อนออก ซึ่งเทียบเท่ากับงานที่ใช้ไปกับการบีบอัด:

dq = dA = pdv .

โดยใช้สมการของสถานะของแก๊ส หลังจากทำการเปลี่ยนแปลงและการแทนที่หลายครั้ง เราสามารถสรุปได้ว่างานของก๊าซในกระบวนการไอโซเทอร์มอลถูกกำหนดโดยนิพจน์:

A = RT ln(p 1 /p 2)

กระบวนการอะเดียแบติก

กระบวนการอะเดียแบติกเป็นกระบวนการทางอุณหพลศาสตร์ที่ดำเนินการโดยไม่มีการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างของไหลทำงานและสิ่งแวดล้อม เช่นเดียวกับกระบวนการไอโซเทอร์มอล เป็นเรื่องยากมากที่จะนำกระบวนการอะเดียแบติกมาใช้ในทางปฏิบัติ กระบวนการดังกล่าวสามารถดำเนินการกับสื่อการทำงานที่วางอยู่ในภาชนะได้ เช่น กระบอกสูบที่มีลูกสูบล้อมรอบด้วยวัสดุฉนวนความร้อนคุณภาพสูง
แต่ไม่ว่าในกรณีนี้ฉนวนความร้อนคุณภาพสูงชนิดใดที่เราใช้ ความร้อนบางส่วนจะแลกเปลี่ยนกันระหว่างของเหลวทำงานและสิ่งแวดล้อมอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้
ดังนั้นในทางปฏิบัติ จึงสามารถสร้างแบบจำลองโดยประมาณของกระบวนการอะเดียแบติกได้เท่านั้น อย่างไรก็ตาม กระบวนการทางอุณหพลศาสตร์จำนวนมากที่ดำเนินการในวิศวกรรมความร้อนดำเนินไปอย่างรวดเร็วโดยที่ของไหลใช้งานและตัวกลางไม่มีเวลาแลกเปลี่ยนความร้อน ดังนั้น กระบวนการดังกล่าวจึงถือได้ว่าเป็นอะเดียแบติกด้วยข้อผิดพลาดในระดับหนึ่ง

เพื่อให้ได้สมการที่เกี่ยวข้องกับความดันและปริมาตร 1 กก.ก๊าซในกระบวนการอะเดียแบติก เราเขียนสมการของกฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์:

dq = du + pdv .

เนื่องจากสำหรับกระบวนการอะเดียแบติก การถ่ายเทความร้อน dq เท่ากับศูนย์ และการเปลี่ยนแปลงของพลังงานภายในเป็นฟังก์ชันของการนำความร้อนของอุณหภูมิ du = c v dT เราสามารถเขียนได้ว่า:

c v dT + pdv = 0 (3) .

แยกความแตกต่างของสมการ Clapeyron pv = RT เราได้รับ:

pdv + vdp = RdT

ให้เราแสดง dT จากที่นี่และแทนที่มันเป็นสมการ (3) หลังจากการจัดเรียงใหม่และการแปลง เราได้รับ:

pdvc v /(R + 1) + c v vdp/R = 0.

โดยคำนึงถึงสมการ Mayer R = c p – c v นิพจน์สุดท้ายสามารถเขียนใหม่เป็น:

pdv(c v + c p - c v)/(c p – c v) + c v vdp/(c p – c v) = 0,

c p pdv + c v vdp = 0 (4) .

หารนิพจน์ผลลัพธ์ด้วย c v และแสดงอัตราส่วน c p / c v ด้วยตัวอักษร k หลังจากรวมสมการ (4) เราได้รับ (ที่ k = const):

ln vk + ln p = const หรือ ln pvk = const หรือ pvk = const

สมการที่ได้คือสมการของกระบวนการอะเดียแบติก ซึ่ง k คือเลขชี้กำลังอะเดียแบติก
หากเราคิดว่าความจุความร้อนเชิงปริมาตร c v เป็นค่าคงที่เช่น c v \u003d const การทำงานของกระบวนการอะเดียแบติกสามารถแสดงเป็นสูตรได้ (ให้โดยไม่มีเอาต์พุต):

l \u003d c v (T 1 - T 2) หรือ l \u003d (p 1 v 1 - p 2 v 2) / (k-1).

กระบวนการโพลีทรอปิก

ต่างจากกระบวนการทางอุณหพลศาสตร์ที่พิจารณาข้างต้น เมื่อพารามิเตอร์ก๊าซใด ๆ ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง กระบวนการโพลีโทรปิกจะมีลักษณะเฉพาะโดยความเป็นไปได้ในการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ก๊าซหลักใดๆ กระบวนการทางอุณหพลศาสตร์ข้างต้นทั้งหมดเป็นกรณีพิเศษของกระบวนการโพลีโทรปิก
สมการทั่วไปของกระบวนการ polytropic มีรูปแบบ pv n = const โดยที่ n คือดัชนี polytropic - ค่าคงที่สำหรับกระบวนการนี้ ซึ่งสามารถรับค่าได้ตั้งแต่ - ∞ ถึง + ∞ .

เห็นได้ชัดว่าโดยการให้ค่าบางอย่างกับดัชนี polytropic กระบวนการทางอุณหพลศาสตร์หนึ่งหรือกระบวนการอื่นสามารถรับได้ - isochoric, isobaric, isothermal หรือ adiabatic
ดังนั้น หากเราใช้ n = 0 เราจะได้ p = const - กระบวนการไอโซบาริก หากเราใช้ n = 1 เราจะได้กระบวนการไอโซเทอร์มอลที่อธิบายโดยการพึ่งพา pv = const ; สำหรับ n = k กระบวนการเป็นแบบอะเดียแบติก และสำหรับ n เท่ากับ - ∞ หรือ + ∞ . เราได้รับกระบวนการไอโซโคริก