Manter um Sistema de calor constante: O processo adiabático

Em física, quando você tem um processo onde há calor flui de ou para o sistema, ele é chamado de processo adiabático. A primeira figura mostra um exemplo de um processo adiabático: um cilindro rodeada por um material isolante. O isolamento impede que o calor flua para dentro ou para fora do sistema, de modo que qualquer alteração no sistema é adiabática.

Examinando o trabalho realizado durante um processo adiabático, você pode dizer Q = 0, então

é igual a -W.

O sinal de subtracção é em frente do W porque a energia para fazer o trabalho vem do próprio sistema, de modo a fazer os resultados do trabalho em uma energia interna mais baixa.

Porque a energia interna de um gás ideal é você = (3/2)nRT, o trabalho é o seguinte:

Onde T_frepresenta a temperatura final e T_Eu representa a temperatura inicial. Então, se o gás não funciona, que o trabalho vem de uma mudança de temperatura - se a temperatura desce, o gás funciona em seus arredores.

Você pode ver o que um gráfico da pressão em função do volume parece para um processo adiabático na segunda figura. A curva adiabática nesta figura, uma chamada adiabat, é diferente a partir das curvas isotérmicas, chamada isotérmicas. O trabalho realizado quando o calor total do sistema é constante é a área sombreada abaixo da curva.

Em expansão adiabática ou compressão, você pode se relacionar a pressão inicial e volume para a pressão e volume finais desta forma:

pressão constante dividida pela capacidade de calor específica de um gás ideal, a volume constante (capacidade térmica específica é a medida de quanto calor um objeto pode conter):

Como você pode encontrar esses calores específicos? Que está chegando próximo.

Para descobrir a capacidade de calor específico, você precisa relacionar o calor, Q, e temperatura, T. Você costuma usar a fórmula

representa a alteração na temperatura.

No caso dos gases, no entanto, é mais fácil falar em termos de capacidade de calor específico molar, que é dada pela C e cujas unidades são joules / mole-kelvin

Com capacidade de calor específico molar, você usa um número de moles, N, ao invés de # 8232-a massa, m:

Para resolver C, você deve levar em conta duas quantidades diferentes, C_P (Pressão constante) e C_V (Volume constante). resolvido por Q, a primeira lei da termodinâmica afirma que

a mudança na energia interna de um gás ideal, é

Portanto, Q a volume constante é a seguinte:

Agora olhe para o calor a pressão constante (Q_P). À pressão constante, trabalho (W) é igual a

Portanto, aqui está Q a pressão constante:

Assim como você obter as capacidades de calor específicos molares deste? Você decidiu que

que se refere a permuta de calor, Q, para a diferença de temperatura,

através da capacidade de calor específica molar, C. Esta equação é válido para a troca de calor a volume constante, Q_V, assim você escrever

Onde C_V é a capacidade de calor específico a volume constante. Você já tem uma expressão para Q_V, para que você possa substituir na equação anterior:

Depois, você pode dividir ambos os lados por

para obter o calor específico a volume constante:

Se você repetir isso para a capacidade de calor específico a pressão constante, você começa

Agora você tem a capacidade de calor específico molar de um gás ideal.

Para um gás ideal, você pode conectar pressão e volume em dois pontos ao longo de uma curva adiabática desta forma: