Przemiany gazowe

Stan gazu określamy za pomocą trzech podstawowych parametrów: ciśnienia \(p\), objętości \(V\) i temperatury \(T\). Parametry te mogą zmieniać się w czasie. Mówimy wówczas o przemianie stanu gazu.

W rozważaniach związanych ze zmianami stanu gazu przyjmujemy przemianę stanu gazu doskonałego, dla którego możemy zastosować równanie stanu gazu.

Jeżeli mamy do czynienia ze stałą masą gazu, to podczas przemiany zawsze zmieniają się co najmniej 2 parametry z trzech wymienionych.

Z równania Clapeyrona wynika, że:

\(pV=nRT/:T\)

\(\frac{pV}{T}=nR\)

Dla stałej masy gazu mamy więc:

\(\frac{pV}{T}=const\)

Typy różnych przemian określamy dla różnych przypadków, gdy nie zmienia się jeden z powyższych parametrów lub innych parametrów stanu, wyżej nie wymienionych.

Porównanie przemian

Poniższa tablica zestawia najważniejsze cechy wybranych przemian gazowych.

Przemiana:	izotermiczna	izobaryczna	izochoryczna	adiabatyczna
Nie zmienia się	temperatura (\(T=const\))	ciśnienie (\(p=const\))	objętość (\(V=const\))	Nie następuje wymiana ciepła z otoczeniem (\(Q=0\))
Linki	przemiana izotermiczna	przemiana izobaryczna	przemiana izochoryczna	przemiana adiabatyczna
Prawo	Boyle'a-Mariotte'a	Gay-Lussaca	Charles'a	Poissona
Wzory	\(pV=const\)	\(\frac{V}{T}=const\)	\(\frac{p}{T}=const\)	\(pV^\kappa =const\) \(TV^{\kappa -1}=const\)
Ciepło dostarczane do układu	\(Q=-W\)	\(Q=nC_p\Delta T\)	\(Q=nC_V\Delta T\)	\(Q=0\)
Praca wykonana przez gaz nad układem	\(W=-nRT\ln{\frac{V_2}{V_1}}\)	\(W=-p\Delta V\)	\(W=0\)	\(W=nC_V \Delta T\)
Zmiana energii wewnętrznej	\(\Delta U=0\)	\(\Delta U=nC_V\Delta T\)	\(\Delta U=Q\)	\(\Delta U=W\)
Przykłady układów	Gaz umieszczony w naczyniu dobrze przewodzącym ciepło, zanurzony w dużym układzie, którego temperatura nie ulega zmianie.	Gaz zamknięty w cylindrze z ruchomym tłokiem.	Gaz zamknięty w szczelnym pojemniku.	Szybko zachodzący proces lub gaz zamknięty doskonale izolowany od otoczenia.

Wykresy przemian gazu doskonałego

Przemiana	\(p(V)\)	\(V(T)\)	\(p(T)\)
izotermiczna
izobaryczna
izochoryczna
adiabatyczna

Inne przemiany

Czy istnieją jeszcze inne przemiany gazu doskonałego? Tak.

Proces izoentropowy - to przemiana gazu, w której nie zmienia się entropia układu. Takim procesem jest dowolny, odwracalny proces adiabatyczny.

Proces izoentalpowy - to przemiana gazu, w którym nie zmienia się entalpia układu. Przykładem są procesy dławienia.

Przemiana adiabatyczna

Przemiana izochoryczna

Przemiana izobaryczna

Przemiana izotermiczna