Термодинамічна діаграма

Термодинамі́чна діагра́ма (ста́ну) (англ. thermodynamic diagram) — графік (діаграма), на якому (якій) на осях системи декартових координат відкладають значення термодинамічних параметрів (тиску p, об'єму V і температури T) або однозначно пов'язаних з ними функцій стану термодинамічної системи; кожна точка на діаграмі відповідає певному рівноважному стану системи, а лінія відповідає термодинамічному процесу^[1][2].

Графік адіабати (жирна лінія) на p-V-діаграмі газу

h-s-діаграма (діаграма Мольє) для води і водяної пари

Не плутати з фазовою діаграмою стану.

Загальна інформація

Співвідношення між термодинамічними параметрами системи називається термічним рівнянням стану даної маси і в координатах p, V, T є поверхнею, що носить назву «термодинамічна поверхня». Термодинамічна поверхня — це геометричне місце точок рівноважного стану системи.

Термодинамічна поверхня наочно показує зміну стану системи при зміні її параметрів, й тому є зручним інструментом аналізу термодинамічних процесів аж до термодинамічних циклів включно. Замість тривимірної діаграми зазвичай використовують одну з трьох двовимірних діаграм-розгорток. Лінія, яка зображує процес на площині, є проєкцією тривимірної кривої, тому один і той же процес на різних діаграмах може мати різний вигляд^[3].

Види термодинамічних діаграм

Найбільше застосування знайшли такі види термодинамічних діаграм:

• p-V-діаграма^[d] (індикаторна діаграма) — термодинамічна діаграма стану, що описує залежність між тиском p і об'ємом V у ході термодинамічного процесу (циклу);
• T-s-діаграма (ентропійна діаграма) — діаграма стану термодинамічної системи, що використовується в термодинаміці для візуалізації зміни температури T і питомої ентропії s робочого тіла у ході термодинамічного процесу.
• ентальпійно-ентропійна діаграма (h-s-діаграма або діаграма Мольє) — діаграма теплофізичних властивостей рідини та газу (переважно води й водяної пари), що показує характер зміни питомої ентальпії при зміні питомої ентропії в умовах термодинамічного процесу.
• аерологічні діаграми — термодинамічні графіки, призначені для аналізу даних вертикального зондування атмосфери, визначення стратифікації її шарів, а також для розрахунку метеорологічних величин та характеристик^[4].

Див. також

• Термодинамічна система
• Термодинамічні процеси
• Термодинамічний цикл