等圧プロセスとは
ユッタ・クレー/ゲッティイメージズ
等圧プロセスは、熱力学的プロセスであり、 プレッシャー 一定のまま。これは通常、体積を膨張または収縮させて、圧力変化による圧力変化を中和することによって得られます。 熱伝達 .
アイソバリックという用語はギリシャ語に由来します イソ 、等しいことを意味し、 餌 、重量を意味します。
等圧プロセスでは、通常、 内部エネルギー 変化します。 仕事 システムによって行われ、熱が伝達されるため、 熱力学第一法則 簡単にゼロにします。ただし、一定の圧力での仕事は、次の式でかなり簡単に計算できます。
の = p * D の
以来 の は作品であり、 p は圧力 (常に正) であり、Δ の は体積の変化であり、等圧プロセスには 2 つの結果が考えられることがわかります。
- システムが拡張する場合 (Δ の 正である場合)、システムは正の作業を行います (逆も同様です)。
- システムが収縮する場合 (Δ の が負である場合)、システムは負の作業を行います (逆も同様です)。
等圧プロセスの例
加重ピストンを備えたシリンダーがあり、その中のガスを加熱すると、エネルギーの増加によりガスが膨張します。これは シャルルの法則 - 気体の体積はその温度に比例します。加重ピストンが圧力を一定に保ちます。気体の体積と圧力の変化を知ることで、行われた仕事の量を計算できます。ピストンは、圧力が一定のままで、ガスの体積の変化によって変位します。
ピストンが固定されていて、ガスが加熱されても動かない場合、ガスの体積ではなく圧力が上昇します。圧力が一定ではなかったため、これは等圧プロセスではありません。ガスはピストンを動かす仕事を生み出すことができませんでした。
シリンダーから熱源を取り除いたり、冷凍庫に入れて環境に熱を失ったりすると、ガスの体積が収縮し、一定の圧力を維持するため、加重ピストンが引き下げられます。これは負の仕事であり、システムは収縮します。
等圧プロセスと相図
で 相図 、等圧プロセスは一定の圧力下で行われるため、水平線として表示されます。この図は、大気圧の範囲で物質が固体、液体、または蒸気である温度を示します。
熱力学プロセス
の 熱力学的プロセス 、システムにエネルギーの変化があり、その結果、圧力、体積、内部エネルギー、温度、または熱伝達が変化します。自然のプロセスでは、多くの場合、これらのタイプの複数が同時に機能しています。また、自然界のシステムでは、これらのプロセスのほとんどに優先方向があり、簡単に元に戻すことはできません。