Глава 4. Химическая термодинамика

Модель 4.4.  Изохорный процесс

Моделируется процесс изохорного нагревания и охлаждения идеального газа. Текущие значения параметров газа выводятся на экран. Состояние газа указывается на графике в координатах (P, T).

Изохорный процесс – это процесс квазистатического нагревания или охлаждения вещества (в данном случае идеального газа) при постоянном объеме V. На плоскости (P, T) изохорные процессы при разных значениях объема V изображаются семейством прямых линий P ~ T (закон Шарля). Для одного моля идеального газа

,

где R = 8,31 Дж/(моль∙К) – универсальная газовая постоянная.

В изохорном процессе газ не совершает работы:

A = 0.

Первый закон термодинамики для изохорного процесса записывается в виде

Q = U(T2) – U(T1) = ΔU.

Здесь U(T₁) и U(T₂) – внутренняя энергия газа в начальном и конечном состояниях.

При изохорном нагревании тепло поглощается газом (Q > 0), и его внутренняя энергия увеличивается. При охлаждении тепло отдается внешним телам (Q < 0); внутренняя энергия газа уменьшается.

В модели можно выбирать объем газа и проводить процесс при разных объемах газа.

Приведен график зависимости P(T) для изохорного процесса, выводится энергетическая диаграмма, на которой указываются количество теплоты Q, полученной газом, произведенная газом работа A и изменение ΔU его внутренней энергии.

Из энергетической диаграммы видно, что при изохорном процессе работа газа равна нулю, и все полученное тепло затрачивается на изменение внутренней энергии газа.