1. Ізохорний процес

У тому випадку, якщо газ нагрівається або остигає за незмінно го об'єму (наприклад, у товстостінному металевому балоні), він не рухає поршень, тобто не здійснює роботи.

Отже, внутрішня енергія газу змінюється лише за допомогою теплопередачі. З першого закону термодинаміки випливає, що в цьому випадку Ди = Я

^ В ізохорному процесі внутрішня енергія змінюється лише вна слідок теплообміну.

Причому збільшення тиску вимагає надходження теплоти, зменшення тиску — віддачі теплоти.

2. Ізотермічний процес

В ізотермічному процесі (Т = const) зміна температури дорівнює нулю: ДТ = 0.

Оскільки внутрішня енергія ідеального газу залежить лише від температури, то в ізотермічному процесі вона не змінюється, тобто Ди = 0. Унаслідок підведення до газу деякої кількості теплоти (до сить повільно) змінюються лише тиск і об'єм, а внутрішня енергія залишається незмінною.

ізотермічному процесі вся підведена кількість теплоти ви

трачається на роботу, здійснену газом проти зовнішнього

тиску:

Я = Аг.

Якщо процес являє собою ізотермічне стискання, то А_г < 0 і Я = -А_г. Або інакше: А_г= - Я.

Від'ємне значення Я вказує на те, що газ унаслідок стискання віддає тепло, причому в кількості, що дорівнює здійсненій роботі.

3. Адіабатний процес

Розглянемо процес, що протікає в системі, яка не обмінюється теплотою з оточуючими тілами.

^ Процес у теплоізольованій системі називають адіабатним.

Оскільки в цьому процесі відсутній теплообмін між газом і на вколишнім середовищем, то Я = 0. Перший закон термодинаміки набуває вигляду:

А_г = - Ди.

^ За умов відсутності теплообміну газу із зовнішнім середови щем робота газу проти зовнішніх сил здійснюється за рахунок зменшення його внутрішньої енергії.

Отже, у разі адіабатного стискання температура газу підвищу ється, а в процесі адіабатного розширення — знижується. Якщо стискання газу відбувається дуже швидко, температура підвищу ється досить значно. На цьому ґрунтується дія двигунів Дизеля: температура повітря внаслідок швидкого стискання в циліндрі стає настільки високою, що пальне загоряється без системи запа лювання.

Остиганням газу внаслідок адіабатного розширення поясню ється утворення хмар.

4. Ізобарний процес

У процесі розширення газ здійснює роботу, тобто А_г > 0. Відпо відно до закону Гей Люссака, унаслідок ізобарного розширення газу температура збільшується, отже, збільшується і його внутріш ня енергія, тобто Ди > 0.

^ В ізобарному процесі кількість теплоти, підведена до газу, витрачається на збільшення внутрішньої енергії й на роботу розширення, яку здійснює газ проти зовнішнього тиску:

Я = Ди+ А_г.

Якщо Я > 0, то газ може розширюватися ізобарно лише за умо ви, що до нього підводять деяку кількість теплоти.

Запитання до учнів під час викладу нового матеріалу

1. Чи можна передати газу деяку кількість теплоти, не спричиня ючи при цьому підвищення його температури?

2. У якому випадку робота газу більша: у випадку ізотермічного розширення від об'єму У_х до об'єму У₂ чи в разі ізобарного роз ширення від У_х до У₂ ?

3. Наведіть приклади адіабатних процесів у природі й техніці.

4. За рахунок якої енергії здійснюється робота в разі адіабатного розширення газу? у разі ізотермічного розширення газу?

ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ 1. Учимося розв'язувати задачі

1. У надувній кульці й сталевому балоні містяться однакові маси повітря. У якому випадку для нагрівання повітря на 1 К знадо биться більша кількість теплоти?

2. Об'єм газу зменшують удвічі: перший раз — швидко, а дру гий — повільно. У якому випадку:

а) відразу після стискання тиск газу більший;

б) унаслідок стискання здійснено більшу роботу? Чому?

3. Для ізобарного нагрівання 200 моль газу на 100 К йому пере дали кількість теплоти 470 кДж. Яку роботу здійснив газ? Як змінилася його внутрішня енергія?

4. Унаслідок ізобарного нагрівання об'єм гелію збільшився втри чі. Яку роботу здійснив газ? Яку кількість теплоти йому переда но? Маса гелію — 12 г, початкова температура гелію становила 123 °С.