Proces izochoryczny - Isochoric process
Izochoryczna proces , zwany również proces stałej objętości An izowolumetrycznego proces , lub izometryczny sposób , jest termodynamiczna procesu , w którym objętość w układzie zamkniętym przeprowadzenia takich procesów A pozostaje stały. Przykładem procesu izochorycznego jest ogrzewanie lub chłodzenie zawartości szczelnego, nieelastycznego pojemnika: Proces termodynamiczny polega na dodawaniu lub usuwaniu ciepła; izolacja zawartości pojemnika ustanawia system zamknięty; a niezdolność pojemnika do odkształcenia narzuca warunek stałej objętości. Proces izochoryczny powinien być tutaj procesem quasi-statycznym .
Termodynamika |
---|
Formalizm
Izochoryczny termodynamiczny proces quasi-statyczny charakteryzuje się stałą objętością , tj. Δ V = 0. Proces nie wykonuje pracy ciśnienie- objętość , ponieważ taka praca jest określona wzorem
- ,
gdzie P to ciśnienie. Konwencja znaku jest taka, że pozytywna praca jest wykonywana przez system na środowisku.
Jeśli proces nie jest quasi-statyczny, praca może być wykonana w procesie termodynamicznym o stałej objętości.
W przypadku procesu odwracalnego , pierwsza zasada termodynamiki podaje zmianę energii wewnętrznej układu :
Zastąpienie pracy zmianą głośności daje
Ponieważ proces jest izochoryczny, dV = 0, poprzednie równanie daje teraz
Korzystając z definicji pojemności cieplnej właściwej przy stałej objętości, c v = (dQ/dT)/m , gdzie m jest masą gazu, otrzymujemy
Integracja obu stron daje plony
Gdzie c v jest właściwą pojemnością cieplną przy stałej objętości, T 1 jest temperaturą początkową, a T 2 jest temperaturą końcową . Kończymy z:
Na wykresie ciśnienie-objętość proces izochoryczny przedstawia się jako prosta pionowa linia. Jego koniugat termodynamiczny, proces izobaryczny, wyglądałby jako prosta pozioma linia.
Gaz doskonały
Jeżeli w procesie izochorycznym stosuje się gaz doskonały , a ilość gazu pozostaje stała, to wzrost energii jest proporcjonalny do wzrostu temperatury i ciśnienia. Na przykład gaz podgrzany w sztywnym pojemniku: ciśnienie i temperatura gazu wzrosną, ale objętość pozostanie taka sama.
Idealny cykl Otto
Idealny cykl Otto jest przykładem procesu izochorycznego, gdy zakłada się, że spalanie mieszanki benzyna-powietrze w samochodzie z silnikiem spalinowym jest natychmiastowe. Następuje wzrost temperatury i ciśnienia gazu wewnątrz butli przy tej samej objętości.
Etymologia
Rzeczownik „izochor” i przymiotnik „izochoryczny” pochodzą od greckich słów ἴσος ( isos ) oznaczających „równy” i χώρα ( khṓra ) oznaczających „przestrzeń”.
Aplikacje
Jako technologię przetwarzania żywności zaproponowano zamrażanie izochoryczne. Twierdzi się, że zmniejsza zużycie energii przy jednoczesnym zachowaniu jakości żywności lepiej niż tradycyjne metody.