Wat is een isobaar proces?

Een isobaar proces is een thermodynamisch proces waarbij de druk blijft constant. Dit wordt meestal verkregen door het volume zodanig te laten uitzetten of krimpen dat eventuele drukveranderingen die daardoor zouden worden veroorzaakt, worden geneutraliseerd warmteoverdracht.

De term isobaar komt uit het Grieks iso, wat gelijk betekent, en baros, wat betekent gewicht.

In een isobaar proces zijn er meestal interne energie veranderingen. Werk wordt gedaan door het systeem en warmte wordt overgedragen, dus geen van de hoeveelheden in de eerste wet van de thermodynamica reduceer gemakkelijk tot nul. Het werk bij constante druk kan echter vrij eenvoudig worden berekend met de vergelijking:

W = p * Δ V

Sinds W is het werk, p is de druk (altijd positief) en ΔV is de volumeverandering, we kunnen zien dat er twee mogelijke resultaten zijn voor een isobaar proces:

• Als het systeem uitbreidt (ΔV positief is), dan doet het systeem positief werk (en vice versa).
• Als het systeem samentrekt (ΔV is negatief), dan doet het systeem negatief werk (en vice versa).

Als je een cilinder hebt met een verzwaarde zuiger en je verwarmt het gas daarin, dan zet het gas uit door de toename van energie. Dit is in overeenstemming met De wet van Charles - het volume van een gas is evenredig met de temperatuur. De verzwaarde zuiger houdt de druk constant. U kunt de hoeveelheid werk berekenen door de verandering van het volume van het gas en de druk te kennen. De zuiger wordt verplaatst door de volumeverandering van het gas terwijl de druk constant blijft.

Als de zuiger vast zat en niet bewoog terwijl het gas werd verwarmd, zou de druk stijgen in plaats van het volume van het gas. Dit is geen isobaar proces, omdat de druk niet constant was. Het gas kon geen werk produceren om de zuiger te verplaatsen.

Als u de warmtebron uit de cilinder haalt of zelfs in een vriezer plaatst, zodat deze warmte verliest aan de omgeving zou het gas in volume krimpen en de gewogen zuiger mee naar beneden trekken omdat deze constant bleef druk. Dit is negatief werk, het systeem trekt samen.

In een fase diagramzou een isobaar proces als een horizontale lijn verschijnen, omdat het onder constante druk plaatsvindt. Dit diagram laat zien bij welke temperaturen een stof vast, vloeibaar of damp is voor een reeks atmosferische drukken.

In thermodynamische processen, een systeem heeft een verandering in energie en dat resulteert in veranderingen in druk, volume, interne energie, temperatuur of warmteoverdracht. In natuurlijke processen zijn vaak meer dan één van deze typen tegelijkertijd aan het werk. Ook natuurlijke systemen hebben de meeste van deze processen een voorkeursrichting en zijn niet gemakkelijk omkeerbaar.

• Adiabatisch proces - geen warmteoverdracht in of uit het systeem.
• Isochorisch proces - geen volumeverandering, in welk geval het systeem niet werkt.
• Isobaar proces - geen drukverandering.
• Isotherm proces - geen verandering in temperatuur.