Изотермический процесс

Изотермическим называется процесс при постоянной температуре. Этот мог бы протекать при таком охлаждении вещества в процессе сжатия или нагревания в процессе расширения, чтобы температура не изменялась. Изотермический процесс происходит, например, при испарении или конденсации жидкостей при постоянном давлении, так как при этом не изменяется температура парообразования.

Для двух точек 1 и 2 (рис. 6.2, в) напишем уравнение состояния при T = const.

p ₁ v ₁ = RT, p ₂ v ₂ = RT,

откуда

p ₁ v ₁ = p ₂ v ₂

или

pv = const. (6.17)

Из этого уравнения следует, что

. (6.18)

Как видим, изотерический процесс соответствует закону Бойля-Мариотта.

Изменение внутренней энергии идеального газа в изотермическом процессе равно нулю, так как dT = 0; du = c_v; dT = 0 и u = const.

Внешнюю работу газа в изотермическом процессе получим из общего выражения для работы процесса, заменив в нем переменную р выражением . Тогда будем иметь . Интегрируя, получим одно из выражений для определения работы, совершаемой 1 кг газа в изотермическом процессе

. (6.19)

Имея в виду, что p ₁ v ₁ = p ₂ v ₂ = RT и , получим следующие формулы для определения работы, производимой 1 кг идеального газа в изотерическом процессе

= .

Графически эта работа выражается площадью (рис. 6.2-в).

В изотермическом процессе (при D u = 0) q = l, поэтому:

.

При подводе теплоты (+ q) к телу (положительная теплота) совершается положительная работа расширения (+ l). Это соответствует процессу расширения 1-2. В процессе сжатия 2-1 получается отрицательная работа сжатия (- l), а теплота должна отводиться (- q), следовательно, в изотермическом процессе теплота и работа имеют одинаковые знаки.