Isobaarinen prosessi

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Isobaari eli käyrä, jolla paine pysyy koko ajan samana pV-diagrammissa

Isobaarinen prosessi on termodynaaminen prosessi, jossa paine pysyy vakiona, mutta muut systeemin suureet, kuten tilavuus ja lämpötila muuttuvat. Termi muodostetaan kreikan sanoista isos (sama) ja baros (painava)[1].

Jos systeemi on tietyn massainen ideaalikaasu, noudattaa sen tilavuus ja lämpötila Gay-Lussacin lakia.

Laajenevan kaasun tekemä työ[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Systeemiin tuotu lämpöenergia Q tekee termodynamiikan 1. pääsäännön mukaan työtä W ja kasvattaa samalla myös sisäenergiaa U:

 Q = \Delta U + W\,

Työ havaitaan esimerkiksi lämmitetyn kaasun laajenemisena ja sisäenergian muutos lämpöliikkeen kasvuna, kaasun rakennehiukkasten potentiaalienergian kasvuna tai muuna energiaa vativana muutoksena.

Laajenevan kaasun tekemä työ, kun tilavuus V_1 muuttuu tilavuudeksi V_2, määritellään termodynamiikassa yleisesti

W = \int_{V_1}^{V_2} \! p \,dV \,,

jolloin kaasun paine p muuttuu prosessin aikana. Työn määrä riippuu tällöin paineen funktiosta.

Isobaarisessa prosessissa paine on kuitenkin vakio, joten integraali ratkeaa yksinkertaisesti

W = \int_{V_1}^{V_2} \! p \,dV \, = \! p\int_{V_1}^{V_2}\,dV \, = p (V_2 - V_1) = p \Delta V\,

Koska ideaalikaasulle on määritelty yleisesti

 \! p \, V = n \, R \, T

ja koska lämpötilan kasvaessa \! \Delta T kasvaa myös tilavuus samassa suhteessa \! \Delta V, ideaalikaasun yhtälö muuttaa silloin muotoon

 \! p \, \Delta V = n \, R \, \Delta T.

Isobaarisen prosessin tekemä laajenevan kaasun työ voidaan tämän jälkeen laskea lämpötilan muutoksen \Delta T avulla

W = p \Delta V\, = n \, R \, \Delta T.

Ainemäärä ja paine ovat siten prosessin muuttumattomat suureet eikä olomuodon muutoksia saa esiintyä.

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. Kreikan sanakirja: Greek Lexicon