等圧プロセスは、圧力が一定に保たれる熱力学的プロセスです。これは通常、熱伝達によって引き起こされる圧力変化を中和するような方法で体積を膨張または収縮させることによって得られます。
アイソバリックという用語はギリシャ語の iso に由来します 、等しいことを意味し、baros 、重量を意味します。
等圧プロセスでは、通常、内部エネルギーの変化があります。システムによって仕事が行われ、熱が伝達されるため、熱力学の第 1 法則の量は簡単にゼロにはなりません。ただし、一定圧力での仕事は、次の式でかなり簡単に計算できます。
W =p * Δ V
以来 W 作品です、p は圧力 (常に正) であり、ΔV は体積の変化です。等圧プロセスには 2 つの結果が考えられることがわかります。
- システムが拡張した場合 (ΔV 正である場合)、システムは正の作業を行います (逆も同様です)。
- システムが収縮した場合 (ΔV 負の場合)、システムは負の作業を行います (逆も同様です)。
等圧プロセスの例
加重ピストンを備えたシリンダーがあり、その中のガスを加熱すると、エネルギーの増加によりガスが膨張します。これはシャルルの法則によるもので、気体の体積はその温度に比例します。加重ピストンが圧力を一定に保ちます。気体の体積と圧力の変化を知ることで、行われた仕事の量を計算できます。圧力が一定のままである間、ピストンはガスの体積の変化によって変位します。
ピストンが固定されていて、ガスが加熱されても動かない場合、ガスの体積ではなく圧力が上昇します。圧力が一定ではなかったため、これは等圧プロセスではありません。ガスはピストンを変位させる仕事を生み出すことができませんでした.
シリンダーから熱源を取り除いたり、冷凍庫に入れて環境に熱を失ったりすると、ガスの体積が収縮し、一定の圧力を維持するため、加重ピストンが引き下げられます。これは負の作業であり、システムは収縮します。
等圧プロセスと相図
状態図では、等圧プロセスは一定の圧力下で行われるため、水平線として表示されます。この図は、大気圧の範囲で物質が固体、液体、または蒸気である温度を示します。
熱力学的プロセス
熱力学的プロセスでは、システムにエネルギーの変化があり、その結果、圧力、体積、内部エネルギー、温度、または熱伝達が変化します。自然のプロセスでは、多くの場合、これらのタイプの複数が同時に機能しています。また、自然界のシステムでは、これらのプロセスのほとんどに優先方向があり、簡単に元に戻すことはできません.
- 断熱プロセス - システム内外への熱伝達なし
- 等容性プロセス - 音量に変化がない場合、システムは機能しません。
- 等圧プロセス - 圧力の変化なし
- 等温プロセス - 温度変化なし
