Що розуміють під квазистатическим процесом?
Як відомо, термодинаміка для опису стану системи використовує набір макроскопічних характеристик, які можна виміряти експериментально. До них відносяться тиск Р, об'єм V і абсолютна температура T. Якщо всі три величини в даний момент для досліджуваної системи відомі, то говорять про те, що її стан не визначено.Поняття квазистатического процесу передбачає наявність переходу між двома станами. В процесі такого переходу, природно, термодинамічні характеристики системи змінюються. Якщо в кожний момент часу, в процесі якого триває перехід, T, P і V відомі для системи, і вона знаходиться недалеко від свого рівноважного стану, то говорять про те, що відбувається квазистатический процес. Іншими словами, зазначений процес являє собою послідовний перехід між безліччю рівноважних станів. Він припускає, що зовнішній вплив на систему є незначним, щоб вона встигала швидко приходити до рівноваги. Реальні процеси не є квазистатическими, тому розглянуте поняття буде ідеалізованим. Наприклад, при розширення або стиску газу існують турбулентні зміни та хвильові процеси в ньому, які передбачають певний час для їх загасання. Проте в ряді практичних випадків для газів, частки в яких рухаються з великими швидкостями, рівновага наступає швидко, тому різні переходи між станами них можна вважати з високою точністю квазистатическими.
Рівняння стану і види процесів у газах
Газ є зручним агрегатним станом речовини для його вивчення в термодинаміці. Пов'язано це з тим, що для його опису існує просте рівняння, що зв'язує всі три згаданих вище термодинамічні величини. Це рівняння називається законом Клапейрона-Менделєєва. Воно має наступний вид: P*V = n*R*T З використанням цього рівняння вивчаються всі види изопроцессов і адіабатичний перехід і будуються графіки ізобари, ізотерми, изохоры і адіабати. Рівність n - це кількість речовини в системі, R - постійна для всіх газів. Нижче розглянемо всі зазначені види квазістатичних процесів.Ізотермічний перехід
Він вперше був вивчений в кінці XVII століття на прикладі різних газів. Відповідні експерименти були поставлені Робертом Бойлем і Эдмом Мариотто. Вчені прийшли до наступного результату: P*V = const при T = const Якщо збільшувати тиск в системі, то її обсяг буде зменшуватися пропорційно цьому збільшення, якщо в системі температура підтримується постійною. Нескладно отримати цей закон з рівняння стану самостійно.Ізотерма на графіку являє собою гіперболу, яка наближається до осей P і V.