При изохорном процессе объем газа остается постоянным ( ), что накладывает специфические условия на термодинамические показатели системы. Основные положения Внутренняя энергия идеального газа ( ) зависит исключительно от его термодинамической температуры ( ). Для одноатомного идеального газа эта зависимость выражается формулой: Где:
- — количество вещества (моль); — универсальная газовая постоянная; — абсолютная температура.
Анализ через Первый закон термодинамики Первый закон термодинамики гласит, что количество теплоты ( ), переданное системе, расходуется на изменение ее внутренней энергии ( ) и совершение системой работы ( ): В изохорном процессе работа газа определяется формулой . Поскольку объем не меняется ( ), работа газа равна нулю ( ). Следовательно, уравнение принимает вид: Это означает, что изменение внутренней энергии идеального газа при изохорном процессе равно количеству теплоты, полученному или отданному газом. Зависимость от параметров состояния Изменение внутренней энергии рассчитывается по формуле: Где — число степеней свободы молекул (3 для одноатомного, 5 для двухатомного газа). Используя уравнение Клапейрона — Менделеева ( ), при постоянном объеме изменение внутренней энергии можно также выразить через изменение давления: Вывод
- Если газ нагревается (давление растет): внутренняя энергия увеличивается. Вся подводимая теплота идет на увеличение кинетической энергии движения молекул.
- Если газ охлаждается (давление падает): внутренняя энергия уменьшается. Газ отдает энергию в окружающую среду в виде теплоты.
Я могу подготовить для вас таблицу с формулами изменения внутренней энергии для других изопроцессов (изобарного и изотермического). Хотите, чтобы я это сделал?