Теоретические основы метода. Процессы, протекающие при постоянной температуре рабочего тела, называются изотермическими процессами

Процессы, протекающие при постоянной температуре рабочего тела, называются изотермическими процессами. Линия, изображающая изотермический процесс, называется изотермой. Условие совершения изотермического процесса Т = const или dT = 0.

Уравнение изотермического процесса в осях P, u может быть получено из уравнения состояния Pu=RT = const, т. к. T = const и R = const для данного газа, то получаем

 

Pu = const.

(17)

 

Уравнение изотермы (17) выражает закон Бойля–Мариотта, согласно которому при постоянной температуре отношение объемов рабочего тела обратно пропорционально отношению давлений.

Графиком этого процесса в координатах P, u (рис. 4) будет равнобокая гипербола.

Изотермический процесс в опыте можно осуществить расширением (сжатием) газа, нахо­дящегося в замкнутом сосуде, с бесконечно малой скоростью.

Пусть начальное состояние газа в сосуде характеризуется давлением Р₁ и объемом \/₁. Незначительное изменение давления от Р₁ до Р₂ приводит к изменению объема на величину ΔV= V₂ – V₁ (рис. 4). Работа элементарного процесса 1–2 может быть рассчитана как

 

Δ L = Рср· ΔV,

(18)

 

где Р_ср = 0,5(Р₁ + Р₂).

Из большого числа таких последовательных перемещений составляет­ся полный процесс. Работа, совершаемая газом в этом процессе, равна сумме работ отдельных элементарных процессов:

 

.

(19)

 

Работа изотермического процесса (1–n) может быть также рассчи­тана теоретически по формуле:

 

.

(20)