Fizikadagi ta'riflarni bilish turli fizik muammolarni muvaffaqiyatli hal qilishning asosiy omilidir. Maqolada biz ideal gaz tizimi uchun izobar, izoxorik, izotermik va adiabatik jarayonlar deganda nimani anglatishini ko'rib chiqamiz.
Ideal gaz va uning tenglamasi
Izobar, izoxorik va izotermik jarayonlar tavsifiga o’tishdan oldin ideal gaz nima ekanligini ko’rib chiqamiz. Fizikada ushbu ta'rif ostida ular barcha yo'nalishlarda yuqori tezlikda harakatlanadigan juda ko'p o'lchamsiz va o'zaro ta'sir qilmaydigan zarralardan iborat tizimni ko'rib chiqadilar. Darhaqiqat, gap atomlar va molekulalar orasidagi masofalar o'z o'lchamlaridan ancha oshib ketadigan va kinetik energiyaga nisbatan kichikligi tufayli zarralarning o'zaro ta'sirining potentsial energiyasi e'tibordan chetda qoladigan materiyaning gazsimon agregat holati haqida bormoqda.
Ideal gazning holati uning termodinamik parametrlarining yig’indisidir. Ularning asosiylari harorat, hajm va bosimdir. Ularni mos ravishda T, V va P harflari bilan belgilaymiz. XIX asrning 30-yillaridaKlapeyron (frantsuz olimi) birinchi bo'lib ko'rsatilgan termodinamik parametrlarni yagona tenglik doirasida birlashtirgan tenglamani yozdi. Bu shunday ko'rinadi:
PV=nRT,
bu yerda n va R mos ravishda moddalar miqdori va gaz doimiysi.
Gazlardagi izoprotsesslar nima?
Koʻpchilik payqaganidek, izobarik, izoxorik va izotermik jarayonlar oʻz nomlarida bir xil “iso” prefiksidan foydalanadi. Bu butun jarayonning o'tishi davomida bitta termodinamik parametrning tengligini anglatadi, qolgan parametrlar esa o'zgaradi. Masalan, izotermik jarayon natijada tizimning mutlaq harorati doimiy saqlanishini, izoxorik jarayon esa doimiy hajmni bildiradi.
Izojarayonlarni o'rganish qulay, chunki termodinamik parametrlardan birini aniqlash gaz holatining umumiy tenglamasini soddalashtirishga olib keladi. Shuni ta'kidlash kerakki, bu barcha izoproseslar uchun gaz qonunlari eksperimental ravishda kashf etilgan. Ularning tahlili Klapeyronga qisqartirilgan universal tenglamani olishga imkon berdi.
Izobarik, izoxorik va izotermik jarayonlar
Ideal gazdagi izotermik jarayon uchun birinchi qonun kashf etilgan. Endi u Boyl-Mariott qonuni deb ataladi. T o'zgarmasligi sababli holat tenglamasi tenglikni bildiradi:
PV=doimiy.
Boshqacha aytganda, tizimdagi bosimning har qanday oʻzgarishi, agar gazning harorati doimiy boʻlsa, uning hajmining teskari proportsional oʻzgarishiga olib keladi. P(V) funksiyaning grafigigiperbola.
Izobarik jarayon - bu tizim holatining o'zgarishi, bunda bosim doimiy bo'lib qoladi. Klapeyron tenglamasida P qiymatini aniqlab, biz quyidagi qonunni olamiz:
V/T=doimiy.
Bu tenglik 18-asr oxirida uni olgan frantsuz fizigi Jak Sharl nomi bilan atalgan. Izobar (V(T) funksiyaning grafik tasviri) toʻgʻri chiziqqa oʻxshaydi. Tizimdagi bosim qanchalik ko'p bo'lsa, bu chiziq tezroq ko'tariladi.
Agar gaz piston ostida qizdirilsa, izobarik jarayonni amalga oshirish oson. Ikkinchisining molekulalari tezligini (kinetik energiyasini) oshiradi, pistonda yuqori bosim hosil qiladi, bu gazning kengayishiga olib keladi va P.
ning doimiy qiymatini saqlab qoladi.
Nihoyat, uchinchi izojarayon izoxorikdir. U doimiy hajmda ishlaydi. Holat tenglamasidan tegishli tenglikni olamiz:
P/T=doimiy.
Fiziklar orasida Gey-Lyusak qonuni sifatida tanilgan. Bosim va mutlaq harorat o'rtasidagi to'g'ridan-to'g'ri proportsionallik izoxorik jarayonning grafigi, xuddi izobarik jarayonning grafigi kabi, musbat qiya chiziqli to'g'ri chiziq ekanligini ko'rsatadi.
Barcha izojarayonlar yopiq tizimlarda sodir boʻlishini, yaʼni ularning borishi davomida n ning qiymati saqlanib qolishini tushunish muhimdir.
Adiabatik jarayon
Ushbu jarayon "iso" toifasiga kirmaydi, chunki uning oʻtish vaqtida uchta termodinamik parametr ham oʻzgaradi. adiabatiktizimning ikki holati o'rtasidagi o'tish deyiladi, bunda u atrof-muhit bilan issiqlik almashmaydi. Shunday qilib, tizimning kengayishi uning ichki energiya zahiralari hisobiga amalga oshiriladi, bu esa undagi bosim va mutlaq haroratning sezilarli darajada pasayishiga olib keladi.
Ideal gaz uchun adiabatik jarayon Puasson tenglamalari bilan tavsiflanadi. Ulardan biri quyida ko'rsatilgan:
PVg=const,
bu erda g - doimiy bosim va doimiy hajmdagi issiqlik sig'imlarining nisbati.
Adiabatik grafik izoxorik jarayon grafigidan va izobar grafikdan farq qiladi, lekin u giperbolaga (izotermiya) o'xshaydi. P-V o'qlaridagi adiabat izotermadan ko'ra keskinroq ishlaydi.
