Идеал газдың негізгі термодинамикалық процестері, процестердің жұмысы және жылуы, идеал газ күйіндегі заттың калориялық қасиетінің өзгеруін анықтау.

Жеке термодинамикалық процестерге жататындар: изохорлы (dv=0), изобарлы(dp=0), изотермалы(dT=0), адиабатты(dq=0) және кейбір белгілі жағдайларда көрсетілген барлық термодинамикалық процестердің қорытылған түрін қарастыратын политроптық процесс.

1) Көлем тұрақты болғандағы өтетін процесс изохорлы процесс деп аталады. Бұл жағдайда dv=0 немесе v=const. Идеалды газ күйінің теңдеуінен pv=RT v=const болса, онда

p/T=R/v=const

демек, газдың қысымы оның бсолюттік температурасына тура пропорционал болады

p2/p1=T2/T1

Жылуы

q=c_v(t2-t1)

Ұлғаю жұмысы бұл процесте нөлге тең болады, себебі dv=0.

2)Тұрақты қысымда өтетін процесс изобарлы процесс деп аталады (dp=0 немесе p=const). Процестің сызығы изобара деп аталады. P=const болса, идеал газ күйінің теңдеуінен мынаны табамыз

v/T=R/p=const

немесе

v2/v1=T2/T1

демек, изобарлы процесте газдың көлемі оның абсолюттік температурасына тура пропорционал болады (Гей - Люссак заңы).

Жұмысы

l=R(T2-T1)

Жылуы

q=c_p(t2-t1)

3)Изотермалы процесте температура тұрақты болғандықтан pv=RT=const

сондықтан да p2/p1=v1/v2

демек, газдың қысымы оның меншікті көлеміне кері пропорционал болады (Бойль - Мариотт заңы).

Жұмысы l=RTln(p1/p2)

Температура өзгермегендіктен идеал газдың ішкі энергиясы аталған процесте тұрақты болып қалады, ал газға берілген барлықжылулық мөлшері толығымен ұлғаю жұмысына айналады q=l

Қоршаған ортамен жылу алмасусыз өтетін процесс адиабатты процесс деп аталады. Бұл процесс үшін dq=0, демек q=0. Осы аталған процесті іске асыру үшін газды адиабатты қабыққа салып жылуоқшаулау керек немесе газдың қоршаған ортамен жылу алмасуын үлгермейтін етіп процесті өте жылдам өткізу керек.

Термодинамиканың бірінші заңын адиабатты процесс үшін жазсақ, онда

C_pdT-vdp=0

C_vdT+pdv=0

Бірінші теңдеуді екіншісіне бөлсек, онда C_pdT/ C_vdT=-(vdp/ pdv)

немесе k(dv/v)=-(dp/p)

мұндағы k=c_p/c_v. Егер k=const болса,

kln(v2/v1)=ln(p1/p2)

Потенцияласақ

(v2/v1)^k=p1/p2 немесе p1v1^k=p2v2^k

Сонымен, адиабата теңдеуі мынадай түрге ие болады Pv^k=const

Мұндағы k=c_p/c_v шамасы адиабата көрсеткіші деп аталады, оның мәні молекулалардың еркіндік дәрежелерінің санына байланысты анықталады. l=(1/k-1)(p1v1-p2v2)

Адиабатты процесте q=0.

Политроптық процесс деп pvⁿ=const

теңдеуі арқылы өрнектелетін процесті айтады.

Адиабатты процеске сәйкес политропты процесте де күй параметрлері арасындағы байланыс төсендегідей табылады

P2/p1=(v1/v2)ⁿ

T2/T1=(v1/v2)^n-1

T2/T1=(p2/p1)^(n-1)/n

Газдың политропты процесіндегі ұлғаю жұмысы

l= [(p1v1)/(n-1)][1-(p2/p1)^(n-1)/n]

Идеал газ үшін бұл теңдеуді түрлендіруге болады

l=[R/(n-1)](T1-T2)

l=[1/(n-1)](p1v1-p2v2)

Термодинамиканың бірінші заңының теңдеуіне сәйкес процестегі жұмыстық денеге әкелінген жылулық мөлшері q=(u2 - u1)+l

q=c_n(T2-T1)