Die Aufrechterhaltung einer bei konstanter Temperatur: isothermen Verfahren

In der Physik, wenn die Temperatur konstant wie andere Mengen Änderung bleibt, haben Sie, was ein genannt wird isothermen System. Die bemerkenswerte Vorrichtung in der ersten Figur zeigt ein Beispiel für ein isothermes System.

Es ist speziell auf die Temperatur des eingeschlossenen Gases konstant zu halten entworfen, auch wenn sich der Kolben steigt. Wenn man Wärme auf dieses System gelten, steigt der Kolben oder senkt sich langsam in einer solchen Weise, dass das Produkt aus Druck mal Volumen konstant zu halten. weil PV = nRT, die Temperatur bleibt auch konstant. (Erinnere dich daran n ist die Anzahl der Mole des Gases, die konstant bleibt, und R die Gaskonstante ist.)

Wie sieht die Arbeit wie als die Volumenänderungen? weil PV = nRT, das Verhältnis zwischen P und V ist

Sie können diese Gleichung in der zweiten Figur graphisch dargestellt zu sehen, die die Arbeit als schraffierte Fläche unter der Kurve getan zeigt. Aber zum Teufel, was ist das Gebiet?

Die Arbeit in einem isothermen Verfahren durchgeführt wird durch die folgende Gleichung gegeben, wobei ln ist der natürliche Logarithmus (ln auf Ihrem Rechner), R konstant ist, die Gas # 8232;

V_f das Endvolumen und V_ich ist das Anfangsvolumen:

Da die Temperatur bleibt konstant in einem isothermen Prozesses und da die innere Energie für ein ideales Gas ist gleich (3/2)nRT, die innere Energie nicht ändert. Deshalb finden Sie, dass die Wärme gleich der Arbeit durch das System:

Wenn Sie den Zylinder Sie in einem Wärmebad in der ersten Figur zu sehen tauchen, was passieren würde? Die Hitze, Q, fließen in die Vorrichtung würde, und weil die Temperatur des Gases konstant bleibt, dass alle Wärme würde Arbeit durch das System durchgeführt.

Sagen Sie, dass Sie ein Mol Helium haben an einem regnerischen Tag der Temperatur 20 Grad Celsius zu spielen, um mit und für Spaß entscheiden, es zu erweitern, V_ich = 0.010 m³ nach # 8232-V_f = 0.020 m³. Was ist die Arbeit durch das Gas in die Erweiterung getan? Alles, was Sie tun müssen, ist Plug in den Zahlen:

Das Gas hat 1690 Joules Arbeit. Die Änderung der Gas in innere Energie ist 0 Joule, wie immer in einem isothermen Prozess. Und weil Q = W, die Wärme dem Gas zugegeben wird, auch auf 1.690 Joules gleich.

Hier ist ein weiteres Beispiel. Sagen Sie, dass Sie 2,0 Mol Wasserstoffgas bei einer Temperatur von 600 Grad Kelvin zum Geburtstag gegeben sind. Die Erweiterung des Gases aus einem Volumen von 0,05 Kubikmeter auf 0,10 Meter isotherm, fragt man sich, wie viel Arbeit das Gas der Fall ist, so dass Sie Ihre Zwischenablage raus. Die Arbeit von einem idealen Gas bei isothermen Expansion getan ist

Anstecken die Zahlen und die Mathematik zu tun gibt Ihnen

Also das Gas hat 6900 Joules der Arbeit während seiner Expansion.

Also, was über die Änderung der inneren Energie des Gases? Sie wissen, dass die Änderung der inneren Energie ist

der isothermen Expansion.