Ізобарний процес

Ізобарний процес є різновидом ізопроцессов, який є термодинамічним. При ньому маса речовини та один з його параметрів (тиск, температура, об`єм) залишаються незмінними. Для ізобарного процесу постійною величиною є тиск.

Ізобарний процес і закон Гей-Люссака

У 1802 році завдяки проведенню серії експериментів французький вчений Жозеф Луї Гей-Люссак вивів закономірність, що при постійному тиску відношення об`єму газу до температурі самого речовини заданої маси буде величиною константа. Іншими словами, обсяг газу прямо пропорційний його температурі при постійному тиску. У російській літературі закон Гей-Люссака ще називається законом обсягів, а в англійській - законом Шарля.

Формула, яку вивів французький фізик під ізобарний процес, підходить абсолютно для будь-якого газу, а також для парів рідин, коли пройдена точка кипіння.

Ізобара

Для зображення таких процесів в графічному варіанті використовується ізобара, яка являє собою пряму лінію в двомірної системі координат. Існують дві осі, одна з яких - обсяг газу, а друга позначає тиск. При збільшенні одного з показників (температури або об`єму) пропорційно збільшується і другий показник, що забезпечує наявність прямої лінії в якості графіка.

Прикладом ізобарного процесу в щоденному житті є нагрівання води в чайнику на плиті, коли атмосферний тиск є незмінним.

Ізобара може виходити з точки на початку осей координат.

Робота при изобарном процесі газу

Завдяки тому, що частинки газу знаходяться в постійному русі, газ відповідно постійно чинить тиск на стінку посудини, в якому він укладений. При збільшенні температури газу рух частинок стає швидше, а, отже, сильніше стає сила, з якою частинки починають бомбардувати стінки судини. Якщо температура починає знижуватися, в такому випадку відбувається зворотний процес. Якщо ж одна зі стінок посудини є рухомою, то при відповідному належному збільшенні температури, - коли сила тиску на стінку судини газу зсередини стає вище, ніж сила опору, - стінка починає рухатися.

У школі дітям пояснюють це явище на прикладі нагрівання на вогні скляної колби, наповненої водою і з закритою пробкою, коли остання при підвищенні температури вилітає назовні. При цьому викладач завжди пояснює, що тиск атмосфери незмінно.

У механіці розглядається рух тіла відносно простору, а термодинаміка вивчає рух частин якого-небудь тіла відносно один одного, при цьому швидкість тіла залишиться рівною нулю. Коли ми говоримо про роботі в термодинаміки, то, перш за все, ми маємо на увазі зміна внутрішньої енергії, в той час як в механічній ми маємо справу зі зміною кінетичної енергії. Робота газу при ізобарному процесі можна визначити формулою, в якій тиск множиться на різницю між обсягами: початковим і кінцевим. На папері формула буде виглядати наступним чином: А = рХ (О1-О2), де А - чинена робота, р - тиск - постійна величин, коли мова йде про ізобарний процес, О1 - кінцевий об`єм, О2 - початковий обсяг. Отже, коли йде стиснення газу, то робота у нас буде негативною величиною.

Завдяки відкритим Люссаком на початку 19 століття властивостям газів ми можемо пересуватися на автомобілях, де в двигун закладені ізобарна принципи роботи, насолоджуватися прохолодою, яку в жаркий день нам дарують сучасні кондиціонери. Крім того, вивчення изобарических процесів відбувається і понині, що виробляти роботи з удосконалення устаткування, використовуваного в енергетиці.