2.1.12 Изопроцессы

Любое вещество характеризуют макро- и микропараметры. Если говорить о макропараметрах, то для перехода системы из одного состояния в другое обязательно должны изменяться минимум две величины. Это значит, что отдельно только давление, только объем или только температура не может изменяться. Они либо изменяются все согласно уравнению Клапейрона, либо изменяется минимум две величины.

Существует три основных изопроцесса.

Исходя из названия, можно сделать вывод, что изолированным, неизменным остается давление. Если в предыдущем уравнении давление остается неизменным, то оно сокращается и можно получить новый закон - данному процессу соответствует закон Гей-Люссака:

Можно заметить, что если некоторый газ нагреть, то он начнет расширяться, то есть увеличивать свой объем. То есть при увеличении одной величины должна увеличиваться и другая. Данный закон имеет прямую зависимость переменных величин.

Данному процессу соответствуют следующие графики (изобары):

Расположение прямой на графике зависит от значения давления. Чем выше давление, тем выше график зависимости. Обратите внимание на то, что график в координатах VT не начинается с нуля - это говорит о том, что науке не известны еще случаи достижения абсолютного нуля. Если бы график начинался бы с нуля, это говорило бы о том, что объем равен нулю. Но если это так, то частиц газа нет, и значит, при отсутствии частиц просто не может идти речь о температуре. Более того, в законе Гей-Люссака температура находится в знаменателе, а, как мы знаем, знаменатель не может быть равен нулю.

Во время данного процесса изменяется только давление и температура, а объем остается неизменным. При данных условиях из уравнения Клапейрона получим закон Шарля:

Здесь прослеживается та же зависимость - при увеличении одного параметра должен увеличиваться и другой. Данному процессу соответствуют аналогичные графики (изохоры):

При данном процессе изменяется давление и объем. Данный процесс описывает закон Бойля-Мариотта:

Обратите внимание, это единственный процесс, где наблюдается обратная зависимость - при увеличении одного параметра, второй должен падать. Графики данного процесса тоже некоторым родом отличаются от предыдущих. Изотерма во всех координатах:

Изотерма в координатах pV имеет вид гиперболы.