תהליך איזוברי

תהליך איזוברי הוא תהליך תרמודינמי בו הלחץ נשאר קבוע. בתהליך איזוברי חום המועבר למערכת מבצע עבודה וגם משנה את האנרגיה הפנימית של המערכת.

בדיאגרמת ${\displaystyle PV}$ מסלול של תהליך איזוברי נקרא איזוברה. סימן מזהה של איזוברה הוא שהיא מקבילה לציר הנפח (${\displaystyle V}$) ולא נוטה למעלה או למטה (אחרת נקבל שינוי בלחץ - ${\displaystyle \Delta P\neq 0}$).

מאפיינים

האזור הצהוב מייצג את העבודה שנעשתה

תהליך איזוברי מתאפיין בלחץ קבוע ${\displaystyle \Delta P=0}$ (עבור חישובים דיפרנציאלים ${\displaystyle dP=0}$). נהוג לציין שתהליכים כאלו מתרחשים במגע עם מאגר/אמבט לחץ כך שהמערכת שומרת על הלחץ על ידי החלפת לחץ עם המאגר.

עבודה

בדיאגרמת ${\displaystyle PV}$ השטח מתחת לאיזוברה יהיה העבודה שביצע הגז על הסביבה ולכן^[1]/: ${\displaystyle \Delta W_{g}=P\Delta V=-\Delta W}$.

אנטרופיה

עבור גז אידיאלי בתהליך איזוברי ניתן לחשב את השינוי באנטרופיה של המערכת:

${\displaystyle \Delta S=nC_{P}\ln({\frac {T_{2}}{T_{1}}})}$

אנתלפיה

בתהליך איזוכורי, מאחר שהנפח קבוע לא מתבצעת עבודה וכל החום שמועבר למערכת מומר לאנרגיה פנימית: ${\displaystyle \Delta U=Q}$

עבור תהליכים איזוברים החום מתחלק בין ביצוע עבודה להגדלת האנרגיה הפנימית. במקרה כזה, נוח להגדיר פונקציית מצב חדשה, שבתהליך איזוברי השינוי בה יהיה בדיוק שווה לחום שהועבר.

הפונקציה הזאת נקראת אנתלפיה^[2]:

${\displaystyle H=U+PV\Rightarrow dH=dU+PdV+VdP=dQ-PdV+PdV+VdP=dQ+VdP}$

ואכן אם התהליך הוא איזוברי (${\displaystyle \Delta P=0}$) נקבל כפי שרצינו: ${\displaystyle \Delta H=Q}$.

קיבול חום

כל עוד גוף לא משנה את הפאזה שלו, קליטה או מסירה של חום משמשת לשינוי הטמפרטורה. קיבול חום מוגדר ככמות האנרגיה שיש להעביר לחומר בצורה של חום כדי להעלות את הטמפרטורה שלו בקלווין אחד.

${\displaystyle Q=C\Delta T\Rightarrow dQ=CdT\Rightarrow C=\left({\frac {dQ}{dT}}\right)}$

כאשר רושמים נגזרת של פונקציה מרובת משתנים, חשוב לציין אילו משתנים מוחזקים קבועים. במקרה של גז, האבחנה הזאת היא מאוד חשובה.

תהליך איזוכורי

כל החום מומר להגדלת האנרגיה הפנימית (הטמפרטורה): ${\displaystyle \Delta U=Q}$.

נסמן: ${\displaystyle C_{V}=\left({\frac {\partial Q}{\partial T}}\right)_{V}=\left({\frac {\partial U}{\partial T}}\right)_{V}}$

תהליך איזוברי

בתהליך איזוברי חלק מהחום מומר לביצוע עבודה. המסקנה היא שצריך יותר חום כדי להעלות את הטמפרטורה בקלווין אחד אם התהליך הוא איזוברי.

נסמן: ${\displaystyle C_{P}=\left({\frac {\partial Q}{\partial T}}\right)_{P}=\left({\frac {\partial H}{\partial T}}\right)_{P}}$

אטימולוגיה

השם "איזוברי" נגזר מהמילים היווניות ἴσος ( איזוס ) שמשמעותן "שווה", ו- βάρος ( בארוס ) שפירושו "משקל".

ראו גם

• תהליך תרמודינמי
• לחץ
• קיבול חום
• אנתלפיה

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא תהליך איזוברי בוויקישיתוף

הערות שוליים

1. ישנה מוסכמה בתרמודינמיקה שעבודה שהמערכת מבצעת על הסביבה היא חיוביות.
2. החישובים בערך זה נעשים בהנחה כי מדובר במערכת סגורה שבה מספר החלקיקים קבוע (${\displaystyle \Delta N=0}$).