Termodünaamika I printsiip ja isoprotsessid

11. klass > Füüsika > 4. kursus: Energia

Milline gaasiga toimuv soojuslik protsess on gaasi töö seisukohalt kõige kasulikum?

Kui gaas teeb tööd, siis muutub tema siseenergia, gaasi siseenergiat võib muuta ka soojusülekanne (kui gaas soojeneb või jahtub väliskeskkonnaga kokkupuutes):

146

1 Tähistame taoliselt graafilise integreerimise teel leitavat suurust – gaasi tööd A’ seosest, kus gaasi ruumala V on vabamuutuja ning rõhk p seotud muutuja.

Eeldame, et gaas saab kõigis isoprotsessides väliskeskkonnalt ühesuguse soojushulga Qv.

Isohoorilises protsessis gaas ei paisu – järelikult ei tee gaas saadava soojuse arvelt tööd, kogu gaasile antav energia läheb gaasi temperatuuri (siseenergia) suurendamiseks => Qv = ΔU = cmΔT

Isobaarilises protsessis on gaasi temperatuur võrdeline ruumalaga, seega gaasi temperatuuri suurenemisel (siseenergia suurenemisel) gaas paisub. Paisumisel teeb gaas aga tööd. Isobaarilistes protsessides jaguneb gaasile antav soojus siseenergia suurenemise (temperatuuri tõusuks vajaliku) ning töö gaasi poolt tehtava tööks (ruumala suurenemise ehk paisumise) vajaliku energiakoguse vahel. Nii muutubki isobaarilise protsessi käigus gaasi tööks ainult osa gaasile antud soojusest => Q = A’ + cmΔT

Kuna gaasi siseenergia sõltub temperatuurist, siis isotermilise protsessi korral, kus gaasi temperatuur protsessi vältel ei muutu, ei muutu ka gaasi siseenergia. Kui isotermilises protsessis gaas paisub, siis läheb kogu soojus gaasi tööks => Q = A’

Seega gaas teeb kõige rohkem tööd isotermilise paisumise korral.