Le maintien d`un système à chaleur constante: le processus adiabatique

En physique, quand vous avez un processus où aucun flux de chaleur depuis ou vers le système, il est appelé procédé adiabatique. La première figure montre un exemple d`un procédé adiabatique: un cylindre entouré par un matériau isolant. L`isolation empêche la chaleur de pénétrer dans ou hors du système, de sorte que tout changement dans le système est adiabatique.

Un système adiabatique ne permet pas d`échapper ou entrer la chaleur.
Un système adiabatique ne permet pas d`échapper ou entrer la chaleur.

Examiner le travail effectué au cours d`un processus adiabatique, on peut dire Q = 0, de sorte que

équivaut à -W.

Le signe moins est devant la W parce que l`énergie pour faire le travail provient du système lui-même, faisant des résultats de travail dans une énergie plus faible.

Parce que l`énergie interne d`un gaz idéal est U = (3/2)nRT, le travail effectué est le suivant:

TF représente la température finale et Tje représente la température initiale. Donc, si le gaz fonctionne, que le travail provient d`un changement de température - si la température descend, le gaz ne fonctionne sur son environnement.

Vous pouvez voir ce qu`un graphique de la pression en fonction du volume ressemble à un processus adiabatique dans la deuxième figure. La courbe adiabatique dans cette figure, appelé adiabat, est différent des courbes isothermes, appelées . isothermes Le travail effectué quand la chaleur totale du système est constant est la zone hachurée sous la courbe.

Un graphique de la pression adiabatique en fonction du volume.
Un graphique de la pression adiabatique en fonction du volume.

Video: #2#Thermodynamique : transformation de l'état et calcul de travaille dans chaque état

Dans l`expansion ou la compression adiabatique, vous pouvez rapporter la pression initiale et le volume à la pression finale et le volume de cette façon:

pression constante divisée par la capacité thermique spécifique d`un gaz parfait à volume constant (la capacité thermique spécifique est la mesure de la quantité de chaleur d`un objet peut contenir):

Comment pouvez-vous trouver ces capacités thermiques spécifiques? Qui vient ensuite.

Pour déterminer la chaleur spécifique, vous devez relier la chaleur, Q, et de la température, T. Vous utilisez habituellement la formule

représente le changement de température.

Pour les gaz, cependant, il est plus facile de parler en termes de la capacité de chaleur spécifique molaire, qui est donnée par C et dont les unités sont joules / mole-kelvin

Avec une capacité de chaleur spécifique molaire, vous utilisez un nombre de moles, n, plutôt thanthe masse, m:

Pour résoudre pour C, vous devez tenir compte de deux quantités différentes, CP (Pression constante), et CV (Volume constant). résolu pour Q, la première loi de la thermodynamique,

la variation de l`énergie interne d`un gaz parfait, est

Donc, Q à volume constant est la suivante:

Maintenant, regardez la chaleur à pression constante (QP). À une pression constante, le travail (W) équivaut à

Par conséquent, voici Q à une pression constante:

Alors, comment obtenez-vous les capacités de chaleur spécifiques molaires de cela? Vous avez décidé que

qui concerne l`échange de chaleur, Q, à la différence de température,

par l`intermédiaire de la capacité thermique spécifique molaire, C. Cette équation est vrai pour l`échange de chaleur à volume constant, QV, de sorte que vous écrivez

CV est la capacité de chaleur spécifique à volume constant. Vous avez déjà une expression QV, de sorte que vous pouvez remplacer dans l`équation précédente:

Ensuite, vous pouvez diviser les deux côtés par

pour obtenir la capacité de chaleur spécifique à volume constant:

Video: [RévisionsBac.com] - Transformation adiabatique

Si vous répétez cela pour la capacité thermique spécifique à pression constante, vous obtenez

Maintenant, vous avez les capacités thermiques spécifiques molaires d`un gaz idéal.

Pour un gaz parfait, vous pouvez connecter la pression et le volume à deux points le long d`une courbe adiabatique de cette façon:

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