Знання визначень у фізиці є ключовим чинником для успішного вирішення різних фізичних проблем. У статті розглянемо, що розуміють під процесами изобарным, изохорным, ізотермічних і адиабатным для ідеальної газової системи.

Ідеальний газ і його рівняння

Перш ніж переходити до опису изобарного, ізохорний і ізотермічного процесів, розглянемо, що таке ідеальний газ. Під цим визначенням у фізиці вважають систему, що складається з величезної кількості безрозмірних і невзаємодіючих частинок, які рухаються з великими швидкостями в усіх напрямках. По суті, мова йде про газову агрегатному стані речовини, у якому відстані між атомами і молекулами набагато перевищують їх розміри і в якому потенційною енергією взаємодії частинок нехтують через її малості, в порівнянні з енергією кінетичної.


Станом ідеального газу називається сукупність його термодинамічних параметрів. Головними з них є температура, об'єм і тиск. Позначимо їх літерами T, V і P, відповідно. В 30-е роки XIX століття Клапейрона (французький вчений) вперше записав рівняння, яке об'єднує зазначені термодинамічні параметри в рамках єдиного рівності. Воно має вигляд: P*V = n*R*T, де n і R - кількість речовини і газова константа відповідно.

Що таке изопроцессы в газах?

Як багато хто помітив, ізобарний, ізохорний і ізотермічний процеси у своїй назві використовують одну і ту ж приставку "день". Вона означає рівність одного термодинамічного параметра під час проходження всього процесу, при цьому інші параметри змінюються. Наприклад, ізотермічний процес говорить про те, що в його результаті абсолютна температура системи підтримується постійною, а ізохорний процес свідчить про сталість об'єму.


Изопроцессы зручно вивчати, оскільки фіксація одного з термодинамічних параметрів призводить до спрощення загального рівняння стану газу. Важливо відзначити, що газові закони для всіх названих изопроцессов були відкриті експериментально. Їх аналіз дозволив Клапейрону отримати наведене універсальне рівняння.

Ізобарний, ізохорний і ізотермічний процеси

Першим був відкритий закон для ізотермічного процесу в ідеальному газі. Зараз він називається законом Бойля-Маріотта. Оскільки T не змінюється, то з рівняння стану слід рівність: P*V = const. Іншими словами, будь-яка зміна тиску в системі приводить до обернено пропорційним зміні її обсягу, якщо підтримувати постійної температуру газу. Графіком функції P(V) є гіпербола. Ізобарний процес - це така зміна стану системи, при якому тиск залишається постійним. Зафіксувавши величину P в рівнянні Клапейрона, отримуємо наступний закон: V/T = const. Це рівність носить прізвище французького фізика Жака Шарля, який отримав його в кінці XVIII століття. Изобар (графічне зображення функції V(T)) виглядає як пряма лінія. Чим більше тиск у системі, тим швидше зростає ця лінія. Ізобарний процес легко здійснити, якщо під поршнем нагрівати газ. Молекули останнього збільшують свою швидкість (кінетичну енергію), створюють більш високий тиск на поршень, що призводить до розширення газу і підтримання постійної величини P.
Нарешті, третій изопроцесс - ізохорний. Він проходить з постійним об'ємом. З рівняння стану одержуємо відповідну рівність: P/T = const. Воно серед фізиків відомо як закон Гей-Люссака. Пряма пропорційність між тиском і абсолютною температурою говорить про те, що графік ізохорний процесу, як і графік изобарного, являє собою пряму лінію з позитивним коефіцієнтом нахилу. Важливо розуміти, що всі изопроцессы протікають в закритих системах, тобто в їх ході величина n зберігається.

Адиабатный процес

Цей процес не належить до категорії "з", оскільки при його проходженні змінюються всі три термодинамічних параметрів. Адиабатным називають перехід між двома станами системи, при якому вона не обмінюється теплотою з навколишнім середовищем. Так, розширення системи здійснюється за рахунок її внутрішніх запасів енергії, що призводить до значного падіння тиску і абсолютної температури в ній. Адиабатный процес для ідеального газу описують рівняннями Ейлера. Одне з них наводиться нижче: P*V ? = const, де ? - це відношення теплоємностей при постійному тиску і при постійному обсязі. Графік адіабати відрізняється від графіка ізохорний процесу і від графіка изобарного, однак він схожий на гіперболу (изотерму). Адіабата в осях P-V веде себе більш різко, ніж ізотерма.