UN processo isocoro Sono tutti processi termodinamici in cui il volume rimane costante. Questi processi sono spesso chiamati anche isometrici o isovolumetrici. In generale, un processo termodinamico può avvenire a pressione costante ed è quindi chiamato isobarico.
Quando avviene a temperatura costante, in quel caso si dice che sia un processo isotermico. Se non c'è scambio di calore tra il sistema e l'ambiente, allora si chiama adiabatico. D'altra parte, quando c'è un volume costante, il processo generato è chiamato isocoro.
Nel caso del processo isocoro, si può affermare che in questi processi il lavoro pressione-volume è zero, poiché questo risulta dalla moltiplicazione della pressione per l'aumento di volume.
Inoltre, in un diagramma termodinamico pressione-volume i processi isocorici sono rappresentati sotto forma di una linea retta verticale..
Indice articolo
In termodinamica, il lavoro viene calcolato dalla seguente espressione:
W = P ∙ ∆ V
In questa espressione W è il lavoro misurato in Joule, P la pressione misurata in Newton per metro quadrato e ∆ V è la variazione o l'aumento del volume misurato in metri cubi..
Allo stesso modo, il cosiddetto primo principio della termodinamica stabilisce che:
∆ U = Q - W
In questa formula W è il lavoro svolto dall'impianto o sull'impianto, Q è il calore ricevuto o emesso dall'impianto, e ∆ U è la variazione di energia interna del sistema. In questa occasione le tre grandezze vengono misurate in Joule.
Poiché in un processo isocoro il lavoro è nullo, risulta che:
∆ U = QV (poiché, ∆ V = 0, e quindi W = 0)
In altre parole, la variazione di energia interna del sistema è dovuta unicamente allo scambio di calore tra il sistema e l'ambiente. In questo caso, il calore trasferito è chiamato calore a volume costante..
La capacità termica di un corpo o sistema risulta dalla divisione della quantità di energia sotto forma di calore trasferita a un corpo o sistema in un dato processo e il cambiamento di temperatura da esso sperimentato..
Quando il processo viene eseguito a volume costante, si parla di capacità termica a volume costante ed è indicata con Cv (capacità termica molare).
In tal caso sarà soddisfatto:
Qv = n ∙ Cv ∙ ∆T
In questa situazione, n è il numero di moli, Cv è la summenzionata capacità termica molare a volume costante e ∆T è l'aumento della temperatura sperimentato dal corpo o dal sistema.
È facile immaginare un processo isocoro, basta pensare a un processo che avviene a volume costante; cioè, in cui il contenitore che contiene la materia o il sistema materiale non cambia il suo volume.
Un esempio potrebbe essere il caso di un gas (ideale) racchiuso in un contenitore chiuso il cui volume non può essere alterato da alcun mezzo a cui viene fornito calore. Supponiamo il caso di un gas racchiuso in una bottiglia.
Trasferendo calore al gas, come già spiegato, si andrà a determinare un aumento o un aumento della sua energia interna.
Il processo inverso sarebbe quello di un gas racchiuso in un contenitore il cui volume non può essere modificato. Se il gas si raffredda e cede calore all'ambiente, la pressione del gas si ridurrebbe e il valore dell'energia interna del gas diminuirebbe.
Il ciclo Otto è un caso ideale del ciclo utilizzato dalle macchine a benzina. Tuttavia, il suo utilizzo iniziale era in macchine che utilizzavano gas naturale o altri tipi di combustibili allo stato gassoso..
In ogni caso, il ciclo ideale di Otto è un interessante esempio di processo isocorico. Si verifica quando in un'auto a combustione interna la combustione della miscela benzina-aria avviene istantaneamente.
In questo caso si ha un aumento della temperatura e della pressione del gas all'interno della bombola, il volume rimane costante..
Dato un gas (ideale) racchiuso in una bombola dotata di un pistone, indicare se i seguenti casi sono esempi di processi isocorici.
- Si lavora a 500 J sul gas.
In questo caso non sarebbe un processo isocoro perché per eseguire lavori sul gas è necessario comprimerlo, e quindi alterarne il volume.
- Il gas si espande spostando orizzontalmente il pistone.
Anche in questo caso non sarebbe un processo isocoro, poiché l'espansione del gas implica una variazione del suo volume.
- Il pistone del cilindro è fissato in modo che non possa muoversi e il gas viene raffreddato.
Questa volta sarebbe un processo isocoro, poiché non ci sarebbe variazione di volume.
Determina la variazione di energia interna che subirà un gas contenuto in un contenitore con un volume di 10 L sottoposto a 1 atm di pressione se la sua temperatura sale da 34 ºC a 60 ºC in un processo isocoro, noto come calore specifico molare. Cv = 2.5R (essere R = 8,31 J / mol K).
Trattandosi di un processo a volume costante, la variazione di energia interna avverrà solo come conseguenza del calore fornito al gas. Questo è determinato con la seguente formula:
Qv = n ∙ Cv ∙ ∆T
Per calcolare il calore erogato è necessario prima calcolare le moli di gas contenute nel contenitore. Per questo, è necessario ricorrere all'equazione del gas ideale:
P ∙ V = n ∙ R ∙ T
In questa equazione n è il numero di moli, R è una costante il cui valore è 8,31 J / molK, T è la temperatura, P è la pressione a cui è sottoposto il gas misurata in atmosfere e T è la temperatura misurata in Kelvin.
Risolvi per n e ottieni:
n = R ∙ T / (P ∙ V) = 0,39 moli
Così che:
∆ U = QV = n ∙ Cv ∙ ∆T = 0,39 ∙ 2,5 ∙ 8,31 ∙ 26 = 210,65 J
Nessun utente ha ancora commentato questo articolo.