Njohja e përkufizimeve në fizikë është një faktor kyç për zgjidhjen me sukses të problemeve të ndryshme fizike. Në artikull, ne do të shqyrtojmë se çfarë nënkuptohet me procese izobarike, izokore, izotermale dhe adiabatike për një sistem ideal gazi.
Gazi ideal dhe ekuacioni i tij
Para se të vazhdojmë me përshkrimin e proceseve izobarike, izokorike dhe izotermike, le të shqyrtojmë se çfarë është një gaz ideal. Sipas këtij përkufizimi në fizikë ata konsiderojnë një sistem të përbërë nga një numër i madh grimcash pa dimension dhe jo bashkëveprues që lëvizin me shpejtësi të madhe në të gjitha drejtimet. Në fakt, bëhet fjalë për një gjendje agregate të gaztë të materies, në të cilën distancat midis atomeve dhe molekulave i kalojnë shumë madhësitë e tyre dhe në të cilën energjia potenciale e bashkëveprimit të grimcave neglizhohet për shkak të vogëlësisë së saj, në krahasim me energjinë kinetike.
Gjendja e një gazi ideal është tërësia e parametrave të tij termodinamikë. Ato kryesore janë temperatura, vëllimi dhe presioni. Le t'i shënojmë përkatësisht me shkronjat T, V dhe P. Në vitet 30 të shekullit XIXClapeyron (një shkencëtar francez) së pari shkroi një ekuacion që kombinon parametrat e treguar termodinamikë brenda një barazie të vetme. Duket si:
PV=nRT,
ku n dhe R janë respektivisht sasia e substancave dhe konstanta e gazit.
Çfarë janë izoproceset në gaze?
Siç kanë vënë re shumë, proceset izobarike, izokorike dhe izotermike përdorin të njëjtin parashtesë "iso" në emrat e tyre. Do të thotë barazia e një parametri termodinamik gjatë kalimit të të gjithë procesit, ndërsa parametrat e mbetur ndryshojnë. Për shembull, një proces izotermik tregon se, si rezultat, temperatura absolute e sistemit mbahet konstante, ndërsa një proces izokorik tregon një vëllim konstant.
Izoproceset janë të përshtatshme për t'u studiuar, pasi fiksimi i një prej parametrave termodinamikë çon në një thjeshtim të ekuacionit të përgjithshëm të gjendjes së gazit. Është e rëndësishme të theksohet se ligjet e gazit për të gjitha këto izoprocese u zbuluan në mënyrë eksperimentale. Analiza e tyre i lejoi Clapeyronit të merrte ekuacionin universal të reduktuar.
Proceset izobarike, izokorike dhe izotermike
Ligji i parë u zbulua për një proces izotermik në një gaz ideal. Tani quhet ligji Boyle-Mariotte. Meqenëse T nuk ndryshon, ekuacioni i gjendjes nënkupton barazinë:
PV=konst.
Me fjalë të tjera, çdo ndryshim i presionit në sistem çon në një ndryshim në përpjesëtim të kundërt të vëllimit të tij, nëse temperatura e gazit mbahet konstante. Grafiku i funksionit P(V) ështëhiperbolë.
Procesi izobarik - ky është një ndryshim në gjendjen e sistemit, në të cilin presioni mbetet konstant. Pasi kemi fiksuar vlerën e P në ekuacionin e Clapeyron, marrim ligjin e mëposhtëm:
V/T=konst.
Kjo barazi mban emrin e fizikanit francez Jacques Charles, i cili e mori atë në fund të shekullit të 18-të. Izobari (paraqitja grafike e funksionit V(T)) duket si një vijë e drejtë. Sa më shumë presion në sistem, aq më shpejt rritet kjo linjë.
Procesi izobarik është i lehtë për t'u zbatuar nëse gazi nxehet nën piston. Molekulat e këtyre të fundit rrisin shpejtësinë e tyre (energjinë kinetike), krijojnë një presion më të madh në piston, gjë që çon në zgjerimin e gazit dhe ruajtjen e një vlere konstante prej P.
Më në fund, izoprocesi i tretë është izokorik. Ajo funksionon me një vëllim konstant. Nga ekuacioni i gjendjes marrim barazinë përkatëse:
P/T=konst.
Njihet në mesin e fizikantëve si ligji i Gay-Lussac. Proporcionaliteti i drejtpërdrejtë ndërmjet presionit dhe temperaturës absolute tregon se grafiku i procesit izokorik, ashtu si grafiku i izobarit, është një vijë e drejtë me një pjerrësi pozitive.
Është e rëndësishme të kuptohet se të gjitha izoproceset ndodhin në sisteme të mbyllura, domethënë, vlera e n ruhet gjatë rrjedhës së tyre.
Proces adiabatik
Ky proces nuk i përket kategorisë "iso", pasi të tre parametrat termodinamikë ndryshojnë gjatë kalimit të tij. adiabatikequhet kalimi ndërmjet dy gjendjeve të sistemit, në të cilin ai nuk shkëmben nxehtësi me mjedisin. Kështu, zgjerimi i sistemit kryhet për shkak të rezervave të tij të brendshme të energjisë, gjë që çon në një rënie të ndjeshme të presionit dhe temperaturës absolute në të.
Procesi adiabatik për një gaz ideal përshkruhet nga ekuacionet e Poisson-it. Njëra prej tyre është paraqitur më poshtë:
PVγ=konst,
ku γ është raporti i kapaciteteve të nxehtësisë në presion konstant dhe në vëllim konstant.
Grafi adiabatik ndryshon nga grafiku i procesit izokorik dhe nga grafiku izobarik, por është i ngjashëm me një hiperbolë (izoterm). Adiabat në akset P-V sillet më ashpër se izotermi.
