İzokforik İşlem Formülleri ve Analizleri, Günlük Örnekler



bir İzokforik işlem hepsi hacminin sabit kaldığı tüm termodinamik işlemdir. Bu işlemlere sıklıkla izometrik veya izovolümik de denir. Genel olarak, sabit basınçta bir termodinamik işlem meydana gelebilir ve daha sonra izobarik olarak adlandırılır..

Sabit bir sıcaklıkta meydana geldiğinde, bu durumda izotermal bir işlem olduğu söylenir. Sistem ve çevre arasında ısı değişimi yoksa, adyabatikten söz ediyoruz. Öte yandan, sabit bir hacim olduğunda, üretilen prosese izoforik denir..

İzoforik bir işlem söz konusu olduğunda, bu işlemlerde basınç-hacim çalışmasının boş olduğu, çünkü basıncın hacim artışı ile çarpılmasından kaynaklanabileceği doğrulanabilir..

Ek olarak, bir termodinamik basınç-hacim şemasında izoforik işlemler dikey bir düz çizgi biçiminde gösterilmiştir.

indeks

  • 1 Formüller ve hesaplama
    • 1.1 Termodinamiğin ilk prensibi
  • 2 Günlük örnekler
    • 2.1 Otto ideal döngüsü
  • 3 Pratik örnekler
    • 3.1 İlk örnek
    • 3.2 İkinci örnek
  • 4 Kaynakça

Formüller ve hesaplama

Termodinamiğin ilk prensibi

Termodinamikte iş aşağıdaki ifadeden başlayarak hesaplanır:

W = P ∙ Δ V

Bu ifadede W, Joule cinsinden ölçülen, P metre cinsinden Newton cinsinden ölçülen iş, ΔV ise metreküp cinsinden ölçülen hacimdeki değişim veya artıştır..

Aynı şekilde, termodinamiğin ilk prensibi olarak bilinen, şunu ifade eder:

= U = Q - W

Söz konusu formülde W, sistem tarafından veya sistem üzerinde yapılan iştir, Q sistem tarafından alınan veya yayılan ısıdır ve Δ U sistemin iç enerji değişimidir. Bu vesileyle, üç büyüklük Joule cinsinden ölçülür..

İzokforik bir süreçte çalışma null olduğu için aşağıdakileri yapar:

= U = QV    (o zamandan beri ΔV = 0 ve dolayısıyla W = 0)

Diğer bir deyişle, sistemin iç enerji değişimi yalnızca sistem ve çevre arasındaki ısı değişiminden kaynaklanmaktadır. Bu durumda, aktarılan ısıya sabit hacimde ısı denir..

Bir vücudun veya sistemin ısı kapasitesi, belirli bir süreçte bir vücuda veya bir sisteme aktarılan ısı formundaki enerji miktarını ve bunun yaşadığı sıcaklık değişimini bölmekten kaynaklanır..

İşlem sabit hacimde gerçekleştirildiğinde, ısı kapasitesi sabit hacimde söylenir ve C ile gösterilir.v (molar ısı kapasitesi).

Bu durumda yerine getirilecektir:

Sv = n ∙ Cv  ∙ ΔT

Bu durumda, n mol sayısıdır, Cv Yukarıda belirtilen molar ısı kapasitesi sabit hacimde ve ΔT vücut veya sistem tarafından yaşanan sıcaklık artışıdır..

Günlük örnekler

İzokforik bir işlemi hayal etmek kolaydır, sadece sabit hacimde meydana gelen bir işlemi düşünmek gerekir; yani, madde veya malzeme sistemini içeren kabın hacim olarak değişmediği.

Bir örnek, hacmi, ısının sağlandığı herhangi bir yöntemle değiştirilemeyen kapalı bir kap içine alınmış bir (ideal) gaz olabilir. Şişeye alınmış bir gazın var olduğunu varsayalım.

Isının gaza aktarılması, daha önce açıklandığı gibi, kendi iç enerjisinde bir artış ya da artışla sonuçlanacaktır.

Tersine işlem, hacmi değiştirilemeyen bir kaba yerleştirilmiş bir gazın işlemidir. Eğer gaz soğur ve çevreye ısı verirse, o zaman gaz basıncı düşer ve gazın iç enerjisinin değeri düşer..

Otto ideal döngüsü

Otto çevrimi, benzinli motorlar tarafından kullanılan çevrim için ideal bir durumdur. Bununla birlikte, ilk kullanımında gaz halindeki doğal gaz veya diğer yakıtları kullanan makinelerdeydi..

Her durumda, Otto'nun ideal döngüsü ilginç bir izoforik süreç örneğidir. Benzin ve hava karışımının yanması, içten yanmalı bir motorda anında gerçekleştiğinde meydana gelir..

Bu durumda, sıcaklık ve silindir içindeki gazın basıncında bir artış meydana gelir, hacim sabit kalır.

Pratik örnekler

İlk örnek

Pistonlu bir silindire yerleştirilmiş (ideal) bir gaz verildiğinde, aşağıdaki durumların izokoreik işlem örnekleri olup olmadığını belirtin.

- Gaz üzerinde 500 J'lık bir çalışma yapıldı.

Bu durumda izoforik bir işlem olmaz çünkü gaz üzerinde bir çalışma yapmak için onu sıkıştırmak gerekir ve bu nedenle hacmini değiştirir..

- Gaz, pistonun yatay olarak yerini değiştirerek genleşir..

Yine, gaz genişlemesinin hacminin bir değişimini gösterdiği göz önüne alındığında izoforik bir işlem olmaz.

- Silindirin pistonu yerinden çıkmayacak şekilde sabitlenir ve gaz soğutulur.

Bu vesileyle, izokforik bir süreç olacaktır, çünkü hacimde bir değişiklik olmazdı..

İkinci örnek

Sıcaklığı 34larC'den 60 temperatureC'ye yükselirse, özel bir molar ısıda bilinen, 1 atm basınca maruz kalan 10 L hacimli bir kapta bulunan bir gazın yaşayacağı iç enerjinin değişimini belirleyin. Cv = 2.5 ·R, (varlık R, = 8.31 J / mol · K).

Sabit hacimli bir işlem olduğu için, iç enerjinin değişimi sadece gaza verilen ısının bir sonucu olarak gerçekleşir. Bu, aşağıdaki formülle belirlenir:

Sv = n ∙ Cv  ∙ ΔT

Sağlanan ısıyı hesaplamak için önce kapta bulunan gazın molünü hesaplamak gerekir. Bunun için ideal gazların denklemine başvurmak gerekir:

P ∙ V = n ∙ R ∙ T

Bu denklemde n mol sayısıdır, R değeri 8.31 J / mol · K, T sıcaklığıdır, P atmosferde ölçülen gazın maruz kaldığı ve T sıcaklığıdır. Kelvin cinsinden ölçülür.

Temizle n ve olsun:

n = R ∙ T / (P ∙ V) = 0, 39 mol

Öyleyse:

= U = QV  = n ∙ Cv  ∙ 9T = 0,39 ∙ 2,5 ∙ 8,31 ∙ 26 = 210,65 J

referanslar

  1. Resnik, Halliday ve Krane (2002). Fizik Hacmi 1. Cecsa.
  2. Laider, Keith, J. (1993). Oxford University Press, ed. Fiziksel Kimya Dünyası.
  3. Isı Kapasitesi (N.D.). Wikipedia'da. En.wikipedia.org adresinden 28 Mart 2018 tarihinde alındı..
  4. Gizli ısı (N.D.). Wikipedia'da. En.wikipedia.org adresinden 28 Mart 2018 tarihinde alındı..
  5. İzokforik İşlem. (N.D.). Wikipedia'da. En.wikipedia.org adresinden 28 Mart 2018 tarihinde alındı..