Изобарный процесс

Статья является частью одноименной серии.
Тепловые процессы
Адиабатический процесс Изохорный процесс Изобарный процесс Изотермический процесс Изоэнтропийный процесс Изоэнтальпийный процесс Политропный процесс
См. также «Физический портал»

График изобарического расширения газа от объёма ${\displaystyle V_{a}}$ до ${\displaystyle V_{b}.}$ AB здесь является изобарой

Изобарные процессы в разных системах координат

Изобари́ческий — термодинамический изопроцесс, происходящий в физической системе при постоянном внешнем давлении[1].

Согласно закону Гей-Люссака, в идеальном газе при изобарном процессе отношение объёма к температуре постоянно: ${\displaystyle {\frac {V}{T}}=\mathrm {const} }$.

Если использовать уравнение Клапейрона — Менделеева, то работа, совершаемая газом при расширении или сжатии газа, равна ${\displaystyle A={\frac {m}{M}}R(T_{2}-T_{1})}$

Количество теплоты, получаемое или отдаваемое газом, характеризуется изменением энтальпии: ${\displaystyle \delta Q=\Delta I=\Delta U+P\Delta V.}$

Теплоёмкость

Молярная теплоёмкость при постоянном давлении обозначается как ${\displaystyle C_{p}.}$ В идеальном газе она связана с теплоёмкостью при постоянном объёме соотношением Майера ${\displaystyle C_{p}=C_{v}+R.}$

Молекулярно-кинетическая теория позволяет вычислить приблизительные значения молярной теплоёмкости для различных газов через значение универсальной газовой постоянной R:

• для одноатомных газов ${\displaystyle C_{p}={\frac {5}{2}}R}$, то есть около 20,8 Дж/(моль·К);
• для двухатомных газов ${\displaystyle C_{p}={\frac {7}{2}}R}$, то есть около 29,1 Дж/(моль·К);
• для многоатомных газов ${\displaystyle C_{p}=4R}$, то есть около 33,2 Дж/(моль·К).

Теплоёмкости можно также определить исходя из уравнения Майера, если известен показатель адиабаты, который можно измерить экспериментально (например, с помощью измерения скорости звука в газе или используя метод Клемана — Дезорма).

Изменение энтропии

Изменение энтропии при квазистатическом изобарном процессе равно ${\displaystyle \Delta S=\int \limits _{1}^{2}{\frac {dQ}{T}}.}$ В случае, если изобарный процесс происходит в идеальном газе, то ${\displaystyle dQ=d(\nu C_{v}T+\nu RT)=\nu (C_{v}+R)dT=\nu C_{p}dT,}$ следовательно, изменение энтропии можно выразить как ${\displaystyle \Delta S=\int \limits _{T_{1}}^{T_{2}}\nu C_{p}{\frac {dT}{T}}.}$ Если пренебречь зависимостью ${\displaystyle C_{p}}$ от температуры (это предположение справедливо, например, для идеального одноатомного газа, но в общем случае не выполняется), то ${\displaystyle \Delta S=\nu C_{p}\ln {\frac {T_{2}}{T_{1}}}.}$

См. также

• Молекулярно-кинетическая теория
• Изотермический процесс
• Изохорный процесс
• Адиабатический процесс

Примечания

1. Изобарный процесс : [арх. 3 января 2023] // Излучение плазмы — Исламский фронт спасения. — М. : Большая российская энциклопедия, 2008. — С. 18. — (Большая российская энциклопедия : [в 35 т.] / гл. ред. Ю. С. Осипов ; 2004—2017, т. 11). — ISBN 978-5-85270-342-2.

Литература

• Сивухин Д. В. Общий курс физики. — М., 2008. — Т. II. Термодинамика и молекулярная физика.
• Изобарный процесс // Казахстан. Национальная энциклопедия (рус.). — Алматы: Қазақ энциклопедиясы, 2005. — Т. II. — ISBN 9965-9746-3-2. (CC BY-SA 3.0)