Quá trình đẳng tích – Wikipedia tiếng Việt

Quá trình đẳng tích (tên tiếng Anh: Isochoric process) là một quá trình nhiệt động lực học, trong đó, thể tích của hệ kín không biến đổi theo thời gian. Một ví dụ cho quá trình đẳng tích là quá trình nung nóng khí trong bình kín, không đàn hồi. Sự cô lập của khí trong bình tạo nên một hệ kín. Lượng khí này được cung cấp một lượng nhiệt cụ thể, dẫn đến quá trình nhiệt động lực học. Bình không giãn nở giúp duy trì điều kiện thể tích không đổi.

Quan hệ giữa áp suất và nhiệt độ tuyệt đối của khí lý tưởng trong quá trình đẳng tích[sửa|sửa mã nguồn]

Khí lý tưởng là một loại chất khí tưởng tượng, chứa những hạt giống nhau có size vô cùng nhỏ so với thể tích của khối khí và không tương tác với nhau, chúng chỉ va chạm đàn hồi với tường bao quanh khối khí .

Xét

n

{\displaystyle n}

mol khí lý tưởng ở nhiệt độ

T

{\displaystyle T}

và áp suất

p

{\displaystyle p}

. Dựa vào phương trình trạng thái khí lý tưởng, ta có

p
V
=
n
R
T
⟶

p
T

=

n
R

V

=
c
o
n
s
t

{\displaystyle pV=nRT\longrightarrow \;{\frac {p}{T}}={\frac {nR}{V}}=const}

Bạn đang đọc: Quá trình đẳng tích – Wikipedia tiếng Việt

Vậy, trong quá trình đẳng tích của một lượng khí lý tưởng nhất định, áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối .

Đường đẳng tích[sửa|sửa mã nguồn]

• Đường biểu diễn sự biến thiên áp suất của một lượng khí lý tưởng theo nhiệt độ khi thể tích khí không đổi theo thời gian được gọi là đường đẳng tích. Với các thể tích khác nhau của chất khí, ta có những đường đẳng tích khác nhau.
• Trong hệ trục tọa độ, đường đẳng tích có dạng đường thẳng khi kéo dài sẽ đi qua gốc tọa độ.
• Đường phía trên ứng với thể tích nhỏ hơn.

Quá trình đẳng tích và Định luật một Nhiệt động lực học[sửa|sửa mã nguồn]

Theo Định luật một Nhiệt động lực học[1], độ biên thiên nội năng

Δ
U

{\displaystyle \Delta U}

của hệ bằng nhiệt lượng

Q

{\displaystyle Q}

hệ nhận được trừ đi công

W

{\displaystyle W}

do hệ thực hiện:

Δ U = Q − W { \ displaystyle \ Delta U = Q-W }

Mặt khác, do thể tích

V

{\displaystyle V}

của hệ được giữ không đổi, nên hệ không thực hiện công:

W = p × Δ V = p × 0 = 0 { \ displaystyle W = p \ times \ Delta V = p \ times 0 = 0 }

Thay vào ( 1 ) ta được

Δ U = Q { \ displaystyle \ Delta U = Q }

Công thức này cho ta thấy, nếu hệ được cung ứng nhiệt lượng ( Q dương ), nội năng của hệ sẽ tăng lên. Và ngược lại, nếu trong quá trình đổi khác, hệ mất đi nhiệt lượng ( Q âm ), thì nội năng của hệ bắt buộc phải giảm .

Quá trình đẳng tích và Nhiệt dung của khí lý tưởng[sửa|sửa mã nguồn]

Xét n { \ displaystyle n } mol khí lý tưởng đơn nguyên tử ( ví dụ : Heli ). Nội năng của n { \ displaystyle n } mol khí này ở nhiệt độ T { \ displaystyle T } là

U = ( n N A ) K t b = ( n N A ) ( 3 2 k T ) { \ displaystyle U = ( nN_ { A } ) K_ { tb } = ( nN_ { A } ) ( { \ begin { matrix } { \ frac { 3 } { 2 } } \ end { matrix } } kT ) }[2]

trong đó ,

K t b { \ displaystyle K_ { tb } }

N A { \ displaystyle N_ { A } }

k { \ displaystyle k }

Mặt khác ta lại có

k
=
R

/

N

A

{\displaystyle k=R/N_{A}}

[3]. Công thức trên được thu gọn lại là

U = 3 2 n R T { \ displaystyle U = { \ begin { matrix } { \ frac { 3 } { 2 } } \ end { matrix } } nRT }

Nhiệt dung của khí lý tưởng trong quá trình đẳng tích[sửa|sửa mã nguồn]

• Giả sử lúc này ta cung cấp cho hệ n { \ displaystyle n }

  Δ
  T

  {\displaystyle \Delta T}

  Xem thêm: Top 7 phần mềm thiết kế đồ họa tốt nhất hiện nay

  

Q = n C V Δ T { \ displaystyle Q = nC_ { V } \ Delta T }[4]

Do thể tích không đổi, nên theo Định luật một Nhiệt động lực học ta có

Δ U = Q = n C V Δ T { \ displaystyle \ Delta U = Q = nC_ { V } \ Delta T }

Mặt khác, theo ( 2 )

U = 3 2 n R T ⟶ Δ U = 3 2 n R Δ T { \ displaystyle U = { \ begin { matrix } { \ frac { 3 } { 2 } } \ end { matrix } } nRT \ longrightarrow \ ; \ Delta U = { \ begin { matrix } { \ frac { 3 } { 2 } } \ end { matrix } } nR \ Delta T }

Thay vào ( 3 ), thu gọn ta được

C V = 3 2 R = 12.5 ( J / m o l. K ) { \ displaystyle C_ { V } = { \ begin { matrix } { \ frac { 3 } { 2 } } \ end { matrix } } R = 12.5 ( J / mol. K ) }

C

V

{\displaystyle C_{V}}

của chất khí không phải đơn nguyên tử (khí hai nguyên tử, ba nguyên tử…, đa nguyên tử) lớn hơn

C

V

{\displaystyle C_{V}}

của khí đơn nguyên tử[5].

• Chúng ta có thể tổng quát hóa công thức (2) bằng cách thay 3 2 R { \ displaystyle { \ begin { matrix } { \ frac { 3 } { 2 } } \ end { matrix } } R }C V { \ displaystyle C_ { V } }

U = n C V T { \ displaystyle U = nC_ { V } T }

Công thức này còn đúng với cả khí đa nguyên tử ( với C V { \ displaystyle C_ { V } } tương ứng ) .

• Dựa vào công thức trên dễ thấy, sự thay đổi nhiệt độ của khối khí sẽ dẫn đến sự thay đổi nội năng của hệ:

Δ U = n C V Δ T { \ displaystyle \ Delta U = nC_ { V } \ Delta T }

Công thức này cho tất cả chúng ta thấy, độ biến thiên nội năng của khí lý tưởng, ở bất kỳ quá trình đổi khác trạng thái nào, cũng chỉ nhờ vào vào sự biến hóa nhiệt độ .

Nguồn gốc của từ đẳng tích ( Isochoric )[sửa|sửa mã nguồn]

Từ Isochoric được bắt nguồn từ tiếng Hi Lạp. Đó chính là sự tích hợp của ἴσος ( isos ), có nghĩa là ” cân đối “, và χώρος ( choros ), có nghĩa là ” khoảng trống ” [ 6 ] .

1. ^ Principles of Physics, Halliday, Resnick, Jearl Walker, trang 491, 9 th edition, international student version
2. ^

   Principles of Physics, Halliday, Resnick, Jearl Walker, trang 519, 9th edition, international student version

   Xem thêm: Cách đóng gói code project thành file exe bằng ms visual studio

3. ^ Principles of Physics, Halliday, Resnick, Jearl Walker, trang 508, 9 th edition, international student version
4. ^ Principles of Physics, Halliday, Resnick, Jearl Walker, trang 485, 9 th edition, international student version
5. ^ Principles of Physics, Halliday, Resnick, Jearl Walker, trang 523, 9 th edition, international student version
6. ^ Isochoric process

Source: https://bem2.vn
Category: Ứng dụng hay