Quá_trình đẳng_nhiệt Quá_trình đẳng_nhiệt tên tiếng Anh là isothermal process là quá_trình biến_đổi trạng_thái của chất_khí trong điều_kiện nhiệt_độ không thay_đổi Mối liên_hệ giữa thể_tích khí và áp_suất trong quá_trình đẳng_nhiệt Thực_hiện thí_nghiệm ảo với 1 xylanh được đặt trong 1 môi_trường không biến_đổi về nhiệt_độ bên trong chứa 1 thể_tích khí lý_tưởng là 30 cm³ với áp_suất ban_đầu 15 psi pound lực trên inche vuông Khi kéo cần xylanh với mỗi lần nén với độ giảm thể_tích khác nhau cho ra các giá_trị áp_suất khác nhau Các điểm trên đồ_thị thể_hiện mỗi quan_hệ giữa áp_suất và thể_tích nằm trên 1 đường_cong nhìn từa_tựa 1 đường hyperbol điều này cho thấy quan_hệ giữa áp_suất và thể_tích trong quá_trình đẳng_nhiệt là 1 hàm_số có dạng hyperbol Lý_giải Với 1 lượng khí lý_tưởng ta có định_luật formula _ 1 Với n là số mol của chất_khí tính_toán hay tổng_số các hạt phân_tử khí tính_toán R là hằng_số khí R 8 31 J mol K T là nhiệt_độ của khí theo thang đo Kelvin_P là áp_suất chất_khí v là thể_tích chất_khí Theo giả_thiết của thí_nghiệm ta có nhiệt_độ T của hệ không thay_đổi T hằng_số Như_vậy ta có_thể viết lại công_thức định_luật khí lý_tưởng như sau P formula _ 2 Vậy với n cố_định R và T là hằng_số nên P hằng_số formula _ 3 Nếu coi đây là 1 hàm thì đúng vậy hàm_số P theo v là hàm_số có đồ_thị dạng hypebol Người ta gọi đường này là đường đẳng_nhiệt Mối liên_hệ giữa thể_tích khí và công sinh ra Để nén khí ta đẩy cần bơm cần bơm di_chuyển nén khí lại áp_suất tăng tạo lực chống lại xu_hướng nén của cần bơm Khi buông tay lực này đẩy cần bơm về vị_trí ban_đầu Nói_tóm_lại có lực lực tác_động làm thay_đổi vị_trí khối khí_sinh công sau khi thay_đổi trạng_thái Như_vậy gọi công là W có formula _ 4 formula _ 5 Tuy_nhiên đại_lượng F biến_đổi không đều theo s nên formula _ 6 Mặt_khác với khí_lực sinh ra nhờ áp_suất với formula _ 7 với P là áp_suất S là diện_tích chịu áp_suất trong trường_hợp này là mặt piston nên formula _ 8 bỏ được vecto vì formula _ 9 và formula _ 5 cùng phương_hướng Diện_tích chịu áp_suất gây ra lực nhân với độ dời của diện_tích ấy ra thể_tích của phần không_gian bị thay_đổi formula _ 11 nên formula _ 12 formula _ 13 formula _ 14 formula _ 15 Và đây là mối liên_hệ giữa thể_tích khí và công sinh ra Một chú_ý khác nữa là theo định_luật 1 nhiệt động_lực_học formula _ 16 áp vào hệ này ΔT 0 E 0 formula _ 17 Và như_vậy công sinh ra tương_ứng độ biến_đổi nhiệt cấp vào hệ Ứng_dụng Quá_trình đẳng_nhiệt xảy ra trong rất nhiều hệ đa_phần là các loại động_cơ_nhiệt Trên thực_tế khi nén khí như_vậy quá_trình sẽ bao_gồm sự biến_đổi của cả ba đại_lượng xác_định chất_khí là nhiệt_độ áp_suất và thể_tích điển_hình là khi nén khí nhiệt_độ sẽ tăng theo độ nén khí_công sinh ra chuyển thành nhiệt do một phần nội năng biến_đổi
Quá_trình đẳng_nhiệt