Een isochorisch proces is een thermodynamisch proces waarin het volume constant blijft. Omdat het volume constant is, werkt het systeem niet en is W = 0. ("W" is de afkorting voor werk.) Dit is misschien de gemakkelijkste van de thermodynamische variabelen controle omdat het kan worden verkregen door het systeem in een afgesloten container te plaatsen die niet uitzet of contracten.
Eerste wet van de thermodynamica
Om het isochorische proces te begrijpen, moet je de eerste wet van de thermodynamica begrijpen, die luidt:
"De verandering in de interne energie van een systeem is gelijk aan het verschil tussen de warmte die vanuit de omgeving aan het systeem wordt toegevoegd en het werk dat door het systeem aan zijn omgeving wordt verricht."
Toepassing van de eerste wet van thermodynamica voor deze situatie, vind je dat:
delta-Sinds delta-U is de verandering in interne energie en Q is de warmteoverdracht in of uit het systeem, zie je dat alle warmte ofwel afkomstig is van interne energie of gaat in het verhogen van de interne energie.
Constant volume
Het is mogelijk om aan een systeem te werken zonder het volume te wijzigen, zoals in het geval van het roeren van een vloeistof. Sommige bronnen gebruiken in deze gevallen "isochorisch" om "nulwerk" te betekenen, ongeacht of er een volumeverandering is of niet. In de meeste eenvoudige toepassingen hoeft deze nuance echter niet te worden overwogen - als het volume gedurende het hele proces constant blijft, is het een isochorisch proces.
Voorbeeld berekening
De website Kernenergie, een gratis non-profit online site gebouwd en onderhouden door ingenieurs, geeft een voorbeeld van een berekening waarbij het isochorische proces betrokken is.
Ga uit van een isochore warmte-toevoeging in een ideaal gas. In een Ideaal gas, moleculen hebben geen volume en hebben geen interactie. Volgens de ideale gaswet, druk varieert lineair met temperatuur en hoeveelheid, en omgekeerd met volume. De basisformule zou zijn:
pV = nRT
waar:
- p is de absolute druk van het gas
- n is de hoeveelheid stof
- T is de absolute temperatuur
- V is het volume
- R is de ideale of universele gasconstante die gelijk is aan het product van de Boltzmann constant en de constante van Avogadro
- K is de wetenschappelijke afkorting van Kelvin
In deze vergelijking is het symbool R een constante die het universele wordt genoemd gasconstante dat heeft dezelfde waarde voor alle gassen - namelijk R = 8,31 Joule/mol K.
Het isochorische proces kan worden uitgedrukt met de ideale gaswet als:
p / T = constant
Omdat het proces isochorisch is, dV = 0, is het drukvolumewerk gelijk aan nul. Volgens het ideale gasmodel kan de interne energie worden berekend door:
∆U = m cv ∆T
waar het onroerend goed cv (J / mol K) wordt aangeduid als specifieke hitte (of warmtecapaciteit) bij een constant volume, omdat het onder bepaalde speciale omstandigheden (constant volume) de temperatuurverandering van een systeem relateert aan de hoeveelheid energie die wordt toegevoegd door warmteoverdracht.
Aangezien er geen werk door of aan het systeem wordt gedaan, dicteert de eerste wet van de thermodynamica ∆U = ∆Q. Daarom:
Q = m cv ∆T