Isokoriska processformler och analys, dagliga exempel



en Isokorisk process Det är all termodynamisk process där volymen förblir konstant. Dessa processer kallas ofta isometrisk eller isovolumisk. I allmänhet kan en termodynamisk process uppträda vid konstant tryck och kallas då isobarisk.

När det sker vid en konstant temperatur, sägs det i så fall vara en isotermisk process. Om det inte finns någon värmeväxling mellan systemet och miljön talar vi om adiabatik. Å andra sidan, när det finns en konstant volym kallas den genererade processen isokorisk.

I fallet med isokorisk process kan det bekräftas att i dessa processer är tryckvolymeringsarbetet noll, eftersom detta resulterar i att trycket multipliceras genom volymökning.

I ett termodynamiskt tryckvolymdiagram representeras dessutom de isokoriska processerna i form av en vertikal rak linje.

index

  • 1 Formler och beräkning
    • 1.1 Den första principen för termodynamik
  • 2 Dagliga exempel
    • 2.1 Den Otto idealiska cykeln
  • 3 Praktiska exempel
    • 3.1 Första exemplet
    • 3.2 Andra exemplet
  • 4 referenser

Formler och beräkning

Den första principen om termodynamik

I termodynamiken beräknas arbetet utgående från följande uttryck:

W = P ∙ Δ V

I detta uttryck är W det arbete som mäts i Joules, P trycket uppmätt i Newton per kvadratmeter, och ΔV är variationen eller ökningen i volymen mätt i kubikmeter.

På samma sätt står den som kallas den första principen för termodynamik att:

AU = Q-W

I nämnda formel W är det arbete som utförs av systemet eller på systemet, Q är värmen mottagen eller emitterad av systemet, och AU det är den interna energianvängningen i systemet. Vid detta tillfälle mäts de tre storheterna i Joules.

Eftersom i en isokorisk process är arbetet noll följer det att:

AU = QV    (eftersom ΔV = 0 och därmed W = 0)

Det innebär att systemets interna energivariation bara beror på värmeväxling mellan systemet och miljön. I detta fall kallas värmen som överförs kallad värme vid konstant volym.

Värmekapaciteten hos en kropp eller ett system resulterar i att dividera mängden energi i form av värme överförd till en kropp eller ett system i en given process och temperaturförändringen upplevs av den.

När processen utförs vid konstant volym talas värmekapaciteten vid konstant volym och anges med Cv (molär värmekapacitet).

Det kommer att uppfyllas i det fallet:

Qv = n ∙ Cv  ∙ ΔT

I denna situation är n antalet mol, Cv är ovannämnda molar värmekapacitet vid konstant volym och AT är temperaturökningen upplevd av kroppen eller systemet.

Dagliga exempel

Det är lätt att föreställa sig en isokorisk process, det är bara nödvändigt att tänka på en process som uppträder vid konstant volym; det vill säga i vilken behållaren som innehåller materien eller materialsystemet inte förändras i volym.

Ett exempel kan vara fallet med en (idealisk) gas som är innesluten i en sluten behållare, vars volym inte kan förändras på något sätt som värme tillföres. Antag att det finns en gas i en flaska.

Genom att överföra värme till gasen kommer det, som redan förklarats, att resultera i en ökning eller ökning av sin inre energi.

Den omvända processen skulle vara den för en gas som är innesluten i en behållare vars volym inte kan modifieras. Om gasen kyler och avger värme till miljön, kommer gastrycket att minska och värdet på gasens inre energi minskar..

Den Otto idealiska cykeln

Otto-cykeln är ett idealfall för cykeln som används av bensinmotorer. Det var dock första gången i maskiner som använde naturgas eller andra bränslen i gasform.

I vilket fall är Ottos idealcykel ett intressant exempel på isokorisk process. Det uppstår när förbränningen av blandningen av bensin och luft sker omedelbart i en förbränningsmotor..

I detta fall sker en ökning i temperaturen och trycket i gasen inuti cylindern, volymen kvarstår konstant.

Praktiska exempel

Första exemplet

Med tanke på en (idealisk) gas som är innesluten i en cylinder med en kolv, ange om följande fall är exempel på isokoriska processer.

- Ett 500 J arbete görs på gasen.

I det här fallet skulle det inte vara en isokorisk process för att utföra ett arbete på gasen är det nödvändigt att komprimera det och därför ändra volymen.

- Gasen expanderar genom att kolven förskjuts horisontellt.

Återigen skulle det inte vara en isokorisk process, eftersom gasutbyggnaden innebär en variation av dess volym.

- Kolven på cylindern är fixerad så att den inte kan förskjutas och gasen kyls.

Vid detta tillfälle skulle det vara en isokorisk process, eftersom det inte skulle finnas en volymvariation.

Andra exemplet

Bestäm variationen av intern energi som kommer att upplevas av en gas i en behållare med en volym på 10 liter utsatt för 1 atm tryck, om temperaturen stiger från 34ºC till 60ºC i en isokorisk process, känd sin specifika molvärme Cv = 2,5R (som R = 8,31 J / mol · K).

Eftersom det är en konstant volymprocess, kommer variationen av intern energi endast att uppstå som en följd av den tillförda värmen till gasen. Detta bestäms med följande formel:

Qv = n ∙ Cv  ∙ ΔT

För att beräkna den tillförda värmen är det först nödvändigt att beräkna de mol gas som finns i behållaren. För detta är det nödvändigt att tillgripa ekvationen hos de ideala gaserna:

P ∙ V = n ∙ R ∙ T

I denna ekvation är n antalet mol, R är en konstant vars värde är 8,31 J / mol · K, T är temperaturen, P är trycket till vilket gasen mätt i atmosfären utsätts och T är temperaturen mätt i Kelvin.

Rensa n och du får:

n = R ∙ T / (P ∙ V) = 0, 39 mol

Så att:

AU = QV  = n ∙ Cv  ∙ ΔT = 0,39 ∙ 2,5 ∙ 8,31 ∙ 26 = 210,65 J

referenser

  1. Resnik, Halliday & Krane (2002). Fysik Volym 1. Cecsa.
  2. Laider, Keith, J. (1993). Oxford University Press, ed. Fysiska kemiens värld.
  3. Värmekapacitet. (N.D.). På Wikipedia. Hämtad den 28 mars 2018, från en.wikipedia.org.
  4. Latent värme (N.D.). På Wikipedia. Hämtad den 28 mars 2018, från en.wikipedia.org.
  5. Isokorisk process. (N.D.). På Wikipedia. Hämtad den 28 mars 2018, från en.wikipedia.org.