Изобарный процесс

Изобари́ческий — термодинамический изопроцесс, происходящий в физической системе при постоянном внешнем давлении^[1].

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