Адіабатний процес. Адіабатним процесом називається такий процес, який відбувається без теплообміну термодинамічної системи з навколишнім середовищем (Q12 = 0).

Адіабатним процесом називається такий процес, який відбувається без теплообміну термодинамічної системи з навколишнім середовищем (Q₁₂ = 0).

Одним прикладом такого процесу є процес, який відбувається із газом, що знаходиться у посудині з термоізолюючими стінками. Другим прикладом адіабатного процесу є процес, який відбуваються дуже швидко, таким чином, що теплота не встигає передатися навколишньому середовищу.

Розглянемо адіабатний процес: (1) ® (2), Q₁₂ = 0, Р₁, V₁, Т₁® V₂, Р₂, Т₂.

Перший закон термодинаміки для адіабатного процесу має вигляд:

, або . Тобто в адіабатному процесі робота виконується газом за рахунок зміни його внутрішньої енергії: якщо газ адіабатно розширюється, його робота додатна A ₁₂>0, внутрішня енергія зменшується D U₁₂ <0 і газ охолоджується Т₂ < Т₁, якщо ж газ адіабатно стискається A ₁₃<0 (), його внутрішня енергія і температура зростають D U₁₃ >0, Т₃ > Т₁ (рис. 2.18).

Робота газу в адіабатному процесі знаходиться з виразу:

= –nС_VDT = .

Теплоємність в адіабатному процесі:

C_Q= C_т ï _{Q= 0} = .

Рівняння адіабатного процесу: PV^g = const, або . Цей вираз називають рівнянням Пуассона. Тут – показник

адіабати, або
коефіцієнт Пуассона, який залежить від виду газу. Оскільки g>1, то крива залежності P (V)~ V ^-g у випадку адіабатного процесуспадає крутіше, ніж у випадку ізотермічного процесу P (V)~ V ^-1 (рис. 2.18).

Інший вигляд рівняння адіабати можна отримати, використавши рівняння Менделєєва–Клапейрона й виразивши з нього тиск через об’єм і температуру

або об’єм через тиск і температуру:

або .

Розглянемо застосування першого закону термодинаміки на такому прикладі: у циліндрі під поршнем знаходиться водяна пара масою т за температури Т. Спочатку пара розширилася адіабатно, збільшивши об’єм у n ₁ разів, а потім пара була стиснута ізотермічно, причому об’єм пари зменшився у n ₂ разів. Визначити кінцеву температуру, роботу, виконану парою у цих процесах, і кількість теплоти, отриманої парою.

Температура й об’єм газу в адіабатному процесі (1-2) пов’язані між собою співвідношенням: , звідки . Показник адіабати , де і= 6– число ступенів вільності молекул трьохатомного газу Н₂О. Оскільки в адіабатному процесі теплообмін відсутній (Q ₁₂=0), робота

газу:

= .

Робота газу в ізотермічному процесі (2-3) може бути знайдена за формулою: А₂₃= , тобто: .

Сумарна теплота, яка отримана парою, дорівнює роботі, виконаній в ізотермічному процесі: . Знак "-" показує, що теплота була віддана парою в навколишнє середовище при стисканні газу.

Сумарна робота: .

Кінцева температура .