Τι είναι η ισοβαρική διαδικασία;

Μια ισοβαρική διαδικασία είναι μια θερμοδυναμική διαδικασία κατά την οποία η πίεση παραμένει σταθερή. Αυτό επιτυγχάνεται συνήθως επιτρέποντας στον όγκο να διαστέλλεται ή να συστέλλεται με τέτοιο τρόπο ώστε να εξουδετερώνονται τυχόν αλλαγές πίεσης που θα μπορούσαν να προκληθούν από τη μεταφορά θερμότητας.

Ο όρος ισοβαρικός προέρχεται από το ελληνικό iso , που σημαίνει ίσος και baros , που σημαίνει βάρος.

Σε μια ισοβαρική διεργασία, υπάρχουν τυπικά εσωτερικές ενεργειακές αλλαγές. Η εργασία γίνεται από το σύστημα και η θερμότητα μεταφέρεται, έτσι καμία από τις ποσότητες του πρώτου νόμου της θερμοδυναμικής δεν μειώνεται εύκολα στο μηδέν. Ωστόσο, η εργασία σε σταθερή πίεση μπορεί να υπολογιστεί αρκετά εύκολα με την εξίσωση:

W =p * Δ V

Από το W είναι το έργο, p είναι η πίεση (πάντα θετική) και ΔV είναι η αλλαγή στον όγκο, μπορούμε να δούμε ότι υπάρχουν δύο πιθανά αποτελέσματα σε μια ισοβαρική διαδικασία:

• Εάν το σύστημα επεκταθεί (ΔV είναι θετικό), τότε το σύστημα κάνει θετική δουλειά (και το αντίστροφο).
• Εάν το σύστημα συστέλλεται (ΔV είναι αρνητικό), τότε το σύστημα κάνει αρνητική εργασία (και το αντίστροφο).

Παραδείγματα ισοβαρικών διεργασιών

Εάν έχετε έναν κύλινδρο με ένα ζυγισμένο έμβολο και θερμαίνετε το αέριο σε αυτόν, το αέριο διαστέλλεται λόγω της αύξησης της ενέργειας. Αυτό είναι σύμφωνο με τον νόμο του Charles - ο όγκος ενός αερίου είναι ανάλογος της θερμοκρασίας του. Το ζυγισμένο έμβολο διατηρεί την πίεση σταθερή. Μπορείτε να υπολογίσετε την ποσότητα της εργασίας που έγινε γνωρίζοντας τη μεταβολή του όγκου του αερίου και της πίεσης. Το έμβολο μετατοπίζεται από την αλλαγή του όγκου του αερίου ενώ η πίεση παραμένει σταθερή.

Εάν το έμβολο ήταν σταθερό και δεν κινούνταν καθώς θερμαινόταν το αέριο, η πίεση θα ανέβαινε μάλλον παρά ο όγκος του αερίου. Αυτή δεν θα ήταν μια ισοβαρική διαδικασία, καθώς η πίεση δεν ήταν σταθερή. Το αέριο δεν μπόρεσε να παράγει έργο για να μετατοπίσει το έμβολο.

Εάν αφαιρέσετε την πηγή θερμότητας από τον κύλινδρο ή ακόμη και την τοποθετήσετε σε μια κατάψυξη ώστε να χάσει θερμότητα στο περιβάλλον, το αέριο θα συρρικνωθεί σε όγκο και θα τραβήξει το ζυγισμένο έμβολο μαζί του καθώς διατηρούσε σταθερή πίεση. Αυτό είναι αρνητικό έργο, το σύστημα συστέλλεται.

Ισοβαρική διαδικασία και διαγράμματα φάσεων

Σε ένα διάγραμμα φάσης, μια ισοβαρική διεργασία θα εμφανιζόταν ως οριζόντια γραμμή, καθώς λαμβάνει χώρα υπό σταθερή πίεση. Αυτό το διάγραμμα θα σας δείξει σε ποιες θερμοκρασίες μια ουσία είναι στερεή, υγρή ή ατμός για μια σειρά ατμοσφαιρικών πιέσεων.

Θερμοδυναμικές διεργασίες

Στις θερμοδυναμικές διεργασίες, ένα σύστημα έχει μια αλλαγή στην ενέργεια και αυτό έχει ως αποτέλεσμα αλλαγές στην πίεση, τον όγκο, την εσωτερική ενέργεια, τη θερμοκρασία ή τη μεταφορά θερμότητας. Στις φυσικές διεργασίες, συχνά περισσότεροι από ένας από αυτούς τους τύπους εργάζονται ταυτόχρονα. Επίσης, τα φυσικά συστήματα οι περισσότερες από αυτές τις διεργασίες έχουν μια προτιμώμενη κατεύθυνση και δεν είναι εύκολα αναστρέψιμες.

• Αδιαβατική διαδικασία - δεν υπάρχει μεταφορά θερμότητας εντός ή εκτός του συστήματος.
• Ισοχωρική διεργασία - καμία αλλαγή στον όγκο, οπότε το σύστημα δεν λειτουργεί.
• Ισοβαρική διεργασία - καμία αλλαγή στην πίεση.
• Ισοθερμική διεργασία - καμία αλλαγή στη θερμοκρασία.