Процесс при постоянной температуре

(изотермический процесс)

Такой термодинамический процесс может протекать в цилиндре поршневой машины, если по мере подвода теплоты к рабочему телу поршень машины перемещается, увеличивая объем настолько, что температура рабочего тела остается постоянной.

При изотермическом процессе T=const, dT=0.

Из уравнения состояния

или

− закон Бойля-Мариотта.

Следовательно, в процессе при постоянной температуре давление газа обратно пропорционально объему, т.е. при изотермическом расширении давление падает, а при сжатии увеличивается.

Изобразим изотермический процесс в pV, pT,VT−;диаграммах.

В pV − диаграмме − изотермический процесс изображается равносторонней гиперболой, причем, чем выше температура, тем выше располагается изотерма.

В pT− диаграмме – изотермы – прямые, параллельные оси p.

В VT− диаграмме – прямые, параллельные оси V.

Поскольку в изотермическом процессе dT=0, то

То есть U=const, i=const – внутренняя энергия и энтальпия не изменны.

Уравнение первого закона термодинамики принимает вид (T=const)

То есть вся сообщаемая газу теплота в изотермическом процессе расходуется на работу расширения. В обратном процессе – в процессе сжатия от газа отводится теплота, равная внешней работе сжатия.

Удельная работа в изотермическом процессе

Удельная располагаемая работа

Из последних двух уравнений следует, что в изотермическом процессе для идеального газа располагаемая работа равна работе процесса.

Теплота, сообщаемая газу в процессе 1-2,

1-й закон термодинамики

Отсюда следует, что при T=const l=l₀=q, т.е. работа, располагаемая работа и количество теплоты, получаемая системой, равны.

Поскольку в изотермическом процессе dT=0, q=l= какой-то конечной величине, то из

получаем, что в изотермическом процессе C=∞. Поэтому, определить количество теплоты, сообщаемое газу в изотермическом процессе, при помощи удельной теплоемкости невозможно.

Доля теплоты, расходуемая на изменение внутренней энергии при T=const

,

а доля теплоты, расходуемая на выполнение работы,

.