Изобарный процесс

Изобари́ческий или изоба́рный проце́сс (др.-греч. (ἴσος) «одинаковый» + βάρος «тяжесть») — термодинамический (изопроцесс), происходящий в физической системе при постоянном внешнем давлении.

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

Изобарные процессы в разных системах координат

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 // 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). — .

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. — . (CC BY-SA 3.0)