Физикадагы аныктамаларды билүү ар кандай физикалык маселелерди ийгиликтүү чечүүнүн негизги фактору болуп саналат. Макалада идеалдуу газ системасы үчүн изобардык, изохоралык, изотермиялык жана адиабаттык процесстер деген эмнени билдирерин карап чыгабыз.
Идеал газ жана анын теңдемеси
Изобардык, изохоралык жана изотермиялык процесстерди сүрөттөөгө өтүүдөн мурун идеалдуу газ деген эмне экенин карап көрөлү. Физикада бул аныктама боюнча алар бардык багыттар боюнча жогорку ылдамдыкта кыймылдаган өлчөмсүз жана өз ара аракеттенбеген бөлүкчөлөрдүн эбегейсиз санынан турган системаны карашат. Чындыгында сөз атомдор менен молекулалардын ортосундагы аралыктар алардын өлчөмдөрүнөн алда канча ашкан жана кинетикалык энергияга салыштырмалуу кичинекей болгондуктан бөлүкчөлөрдүн өз ара аракеттешүүсүнүн потенциалдык энергиясы этибарга алынбаган заттын газ түрүндөгү агрегаттык абалы жөнүндө болуп жатат.
Идеал газдын абалы – анын термодинамикалык параметрлеринин жыйындысы. Алардын негизгилери температура, көлөм жана басым. Аларды тиешелүүлүгүнө жараша T, V жана P тамгалары менен белгилейли. XIX кылымдын 30-жылдарындаКлапейрон (француз окумуштуусу) алгач көрсөтүлгөн термодинамикалык параметрлерди бир теңдиктин чегинде бириктирген теңдемени жазган. Төмөнкүдөй көрүнөт:
PV=nRT,
мында n жана R - тиешелүүлүгүнө жараша заттардын саны жана газдын туруктуулугу.
Газдардагы изопроцесстер деген эмне?
Көпчүлүк байкагандай, изобардык, изохоралык жана изотермиялык процесстер өз аттарында бирдей "iso" префиксин колдонушат. Ал бүт процесстин өтүшү учурунда бир термодинамикалык параметрдин теңдигин билдирет, ал эми калган параметрлер өзгөрөт. Мисалы, изотермикалык процесс натыйжада системанын абсолюттук температурасы туруктуу сакталып турганын көрсөтөт, ал эми изохоралык процесс туруктуу көлөмдү көрсөтөт.
Изопроцесстерди изилдөө үчүн ыңгайлуу, анткени термодинамикалык параметрлердин бирин бекитүү газ абалынын жалпы теңдемесин жөнөкөйлөтүүгө алып келет. Бул бардык изопроцесстер үчүн газ мыйзамдары эксперименталдык түрдө ачылгандыгын белгилей кетүү маанилүү. Алардын анализи Клапейронго кыскартылган универсалдуу теңдемени алууга мүмкүндүк берди.
Изобарикалык, изохоралык жана изотермиялык процесстер
Биринчи мыйзам идеалдуу газдагы изотермикалык процесс үчүн ачылган. Азыр ал Бойл-Мариоттун мыйзамы деп аталат. T өзгөрбөгөндүктөн, абалдын теңдемеси теңдикти билдирет:
PV=const.
Башкача айтканда, системадагы басымдын ар кандай өзгөрүшү, эгерде газдын температурасы туруктуу сакталса, анын көлөмүнүн тескери пропорционалдуу өзгөрүшүнө алып келет. P(V) функциясынын графигигипербола.
Изобарикалык процесс - бул системанын абалынын өзгөрүшү, мында басым туруктуу бойдон калууда. Клапейрон теңдемесинде P маанисин бекитип, төмөнкү мыйзамды алабыз:
V/T=const.
Бул теңдик 18-кылымдын аягында алган француз физиги Жак Шарльдын ысымын алып жүрөт. Изобар (V(T) функциясынын графикалык көрүнүшү) түз сызык сыяктуу көрүнөт. Системада басым канчалык көп болсо, бул линия ошончолук тез көтөрүлөт.
Газ поршеньдин астында ысытылганда изобарикалык процессти ишке ашыруу оңой. Акыркысынын молекулалары ылдамдыгын жогорулатат (кинетикалык энергия), поршеньге жогорку басымды жаратат, бул газдын кеңейишине жана P.
нин туруктуу маанисин сактоого алып келет.
Акыры, үчүнчү изопроцесс изохоралык. Ал туруктуу көлөмдө иштейт. Күйдүн теңдемесинен тиешелүү теңдикти алабыз:
P/T=const.
Физиктер арасында Гей-Люссак мыйзамы катары белгилүү. Басым менен абсолюттук температуранын ортосундагы түз пропорционалдык изобарикалык процесстин графиги изобарикалык процесстин графиги оң эңкейиштүү түз сызык экенин көрсөтөт.
Бардык изопроцесстер жабык системаларда болоорун түшүнүү маанилүү, башкача айтканда, n мааниси алардын жүрүшү учурунда сакталат.
Адиабаттык процесс
Бул процесс "iso" категориясына кирбейт, анткени анын өтүү учурунда үч термодинамикалык параметр тең өзгөрөт. адиабаттыкчөйрө менен жылуулук алмашпаган системанын эки абалынын ортосундагы өтүү деп аталат. Ошентип, системанын кеңейиши анын ички энергия запастарынын эсебинен ишке ашырылат, бул басымдын жана андагы абсолюттук температуранын олуттуу төмөндөшүнө алып келет.
Идеал газ үчүн адиабаттык процесс Пуассон теңдемелери менен сүрөттөлөт. Алардын бири төмөндө көрсөтүлгөн:
PVγ=const,
мында γ - туруктуу басымда жана туруктуу көлөмдө жылуулук сыйымдуулуктарынын катышы.
Адиабаттык график изохоралык процесс графигинен жана изобардык графиктен айырмаланат, бирок ал гиперболага (изотерма) окшош. P-V окторундагы адиабат изотермага караганда кескинирээк иштейт.
