Un processo isocorico è un processo termodinamico in cui il volume rimane costante. Poiché il volume è costante, il sistema non funziona e W = 0. ("W" è l'abbreviazione di lavoro.) Questa è forse la più semplice delle variabili termodinamiche a controllo poiché può essere ottenuto posizionando il sistema in un contenitore sigillato che né si espande né contratti.
Prima legge della termodinamica
Per comprendere il processo isocorico, è necessario comprendere la prima legge della termodinamica, che afferma:
"Il cambiamento nell'energia interna di un sistema è uguale alla differenza tra il calore aggiunto al sistema dai suoi dintorni e il lavoro svolto dal sistema nei suoi dintorni."
Applicando il prima legge della termodinamica a questa situazione, scopri che:
delta-Since delta-U è il cambiamento di energia interna e Q è il trasferimento termico dentro o fuori dal sistema, vedi che proviene tutto il calore Energia interna o va ad aumentare l'energia interna.
Volume costante
È possibile lavorare su un sistema senza modificare il volume, come nel caso di mescolare un liquido. Alcune fonti usano "isocorico" in questi casi per indicare "lavoro zero" indipendentemente dal fatto che si verifichi una variazione di volume o meno. Nella maggior parte delle applicazioni semplici, tuttavia, non sarà necessario prendere in considerazione questa sfumatura: se il volume rimane costante durante tutto il processo, si tratta di un processo isocorico.
Esempio di calcolo
Il sitoweb Energia nucleare, un sito online gratuito e senza scopo di lucro creato e gestito da ingegneri, fornisce un esempio di un calcolo che coinvolge il processo isocorico.
Assumi un'aggiunta di calore isocorico in un gas ideale. In un gas ideale, le molecole non hanno volume e non interagiscono. Secondo il legge del gas ideale, pressione varia linearmente con temperatura e quantità e inversamente con volume. La formula di base sarebbe:
pV = nRT
dove:
- p è la pressione assoluta del gas
- n è la quantità di sostanza
- T è la temperatura assoluta
- V è il volume
- R è la costante di gas ideale, o universale, uguale al prodotto di Costante di Boltzmann e la costante di Avogadro
- K è l'abbreviazione scientifica di Kelvin
In questa equazione il simbolo R è una costante chiamata universale costante di gas che ha lo stesso valore per tutti i gas, vale a dire R = 8.31 Joule/Talpa K.
Il processo isocorico può essere espresso con la legge del gas ideale come:
p / T = costante
Poiché il processo è isocorico, dV = 0, il lavoro pressione-volume è uguale a zero. Secondo il modello di gas ideale, l'energia interna può essere calcolata mediante:
∆U = m cv AT
dove la proprietà cv (J / mole K) è indicato come calore specifico (o capacità termica) a volume costante perché in determinate condizioni speciali (volume costante) mette in relazione la variazione di temperatura di un sistema con la quantità di energia aggiunta dal trasferimento di calore.
Poiché non vi è alcun lavoro svolto da o sul sistema, la prima legge della termodinamica detta ∆U = ∆Q. Perciò:
Q = m cv AT