EEN isochoor proces Het zijn allemaal thermodynamische processen waarbij het volume constant blijft. Deze processen worden vaak ook isometrisch of isovolumetrisch genoemd. In het algemeen kan een thermodynamisch proces plaatsvinden bij constante druk en wordt daarom isobaar genoemd.
Als het bij constante temperatuur plaatsvindt, is er sprake van een isotherm proces. Als er geen warmte-uitwisseling is tussen het systeem en de omgeving, wordt dit adiabatisch genoemd. Aan de andere kant, wanneer er een constant volume is, wordt het gegenereerde proces isochoor genoemd.
In het geval van het isochore proces kan worden gesteld dat bij deze processen het druk-volume-werk nul is, aangezien dit resulteert uit het vermenigvuldigen van de druk met de toename van het volume.
Verder worden in een thermodynamisch druk-volume diagram de isochore processen weergegeven in de vorm van een verticale rechte lijn..
Artikel index
In de thermodynamica wordt werk berekend op basis van de volgende uitdrukking:
W = P ∙ ∆ V
In deze uitdrukking is W het werk gemeten in Joules, P de druk gemeten in Newton per vierkante meter, en ∆ V is de verandering of toename in volume gemeten in kubieke meter..
Evenzo stelt het zogenaamde eerste principe van de thermodynamica vast dat:
∆ U = Q - W
In deze formule is W het werk dat door het systeem of aan het systeem wordt gedaan, Q is de warmte die door het systeem wordt ontvangen of afgegeven, en ∆ U is de interne energievariatie van het systeem. Bij deze gelegenheid worden de drie magnitudes gemeten in joules.
Omdat het werk in een isochoor proces nul is, blijkt dat:
∆ U = QV. (aangezien ∆ V = 0, en dus W = 0)
Met andere woorden, de variatie in interne energie van het systeem is uitsluitend te wijten aan de uitwisseling van warmte tussen het systeem en de omgeving. In dit geval wordt de overgedragen warmte een constante volumewarmte genoemd..
De warmtecapaciteit van een lichaam of systeem vloeit voort uit het verdelen van de hoeveelheid energie in de vorm van warmte die in een bepaald proces aan een lichaam of systeem wordt overgedragen en de verandering in temperatuur die het ervaart..
Wanneer het proces met constant volume wordt uitgevoerd, spreken we van warmtecapaciteit bij constant volume en wordt dit aangeduid met Cv (molaire warmtecapaciteit).
In dat geval wordt voldaan:
Qv = n ∙ Cv ∙ ∆T
In deze situatie is n het aantal mol, Cv is de bovengenoemde molaire warmtecapaciteit bij constant volume en ΔT is de temperatuurstijging die het lichaam of systeem ervaart.
Het is gemakkelijk om een isochoor proces voor te stellen, het is alleen nodig om te denken aan een proces dat plaatsvindt bij constant volume; dat wil zeggen, waarin de container die de materie of het materiaalsysteem bevat zijn volume niet verandert.
Een voorbeeld kan het geval zijn van een (ideaal) gas opgesloten in een gesloten container waarvan het volume op geen enkele manier kan worden veranderd waaraan warmte wordt toegevoerd. Stel dat er een gas in een fles zit.
Door warmte aan het gas over te dragen, zoals al uitgelegd, zal het uiteindelijk resulteren in een toename of toename van de interne energie.
Het omgekeerde proces is dat van een gas dat is ingesloten in een container waarvan het volume niet kan worden gewijzigd. Als het gas wordt gekoeld en warmte afgeeft aan de omgeving, zou de druk van het gas worden verlaagd en de waarde van de interne energie van het gas zou afnemen.
De Otto-cyclus is een ideaal voorbeeld van de cyclus die wordt gebruikt door benzinemachines. Het eerste gebruik was echter in machines die aardgas of andere soorten brandstoffen in gasvormige toestand gebruikten..
Otto's ideale cyclus is in ieder geval een interessant voorbeeld van een isochoor proces. Het treedt op wanneer in een auto met interne verbranding de verbranding van het benzine-luchtmengsel onmiddellijk plaatsvindt.
In dit geval neemt de temperatuur en de druk van het gas in de cilinder toe, waarbij het volume constant blijft..
Gegeven een (ideaal) gas ingesloten in een cilinder voorzien van een zuiger, geef aan of de volgende gevallen voorbeelden zijn van isochore processen.
- Er wordt 500 J aan het gas gewerkt.
In dit geval zou het geen isochoor proces zijn, want om aan het gas te werken, moet het worden gecomprimeerd en daarom het volume ervan worden gewijzigd.
- Het gas zet uit door de zuiger horizontaal te verplaatsen.
Nogmaals, het zou geen isochoor proces zijn, aangezien de uitzetting van het gas een verandering in zijn volume impliceert.
- De cilinderzuiger is vastgezet zodat hij niet kan bewegen en het gas wordt gekoeld.
Dit keer zou het een isochoor proces zijn, aangezien er geen volumevariatie zou zijn.
Bepaal de variatie in interne energie die een gas in een container met een volume van 10 L onderhevig aan 1 atm druk zal ondergaan als de temperatuur stijgt van 34 ºC naar 60 ºC in een isochoor proces, bekend als de molaire soortelijke warmte. Cv = 2,5R (wezen R = 8,31 J / mol K).
Omdat het een proces met een constant volume is, zal de interne energievariatie alleen optreden als gevolg van de warmte die aan het gas wordt geleverd. Dit wordt bepaald met de volgende formule:
Qv = n ∙ Cv ∙ ∆T
Om de geleverde warmte te berekenen, is het eerst nodig om het aantal molen gas in de container te berekenen. Hiervoor is het noodzakelijk om gebruik te maken van de ideale gasvergelijking:
P ∙ V = n ∙ R ∙ T
In deze vergelijking is n het aantal mol, R is een constante met een waarde van 8,31 J / molK, T is de temperatuur, P is de druk waaraan het gas wordt blootgesteld, gemeten in atmosferen en T is de temperatuur gemeten in Kelvin..
Los op voor n en verkrijg:
n = R ∙ T / (P ∙ V) = 0,39 mol
Zodat:
∆ U = QV. = n ∙ Cv ∙ ∆T = 0,39 ∙ 2,5 ∙ 8,31 ∙ 26 = 210,65 J
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.