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

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
Ciepło dostarczane do układu	Q=-W	Q=nC_pΔT	Q=nC_VΔT	Q=0
Praca wykonana przez gaz nad układem	W=-nRTln(V₂/V₁)	W=-pΔV	W=0	W=nC_VΔT
Zmiana energii wewnętrznej	ΔU=0	ΔU=nC_VΔT	ΔU=Q	ΔU=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 adiabatyczna lub proces adiabatyczny to taka przemiana gazu, podczas której nie ma miejsca wymiana ciepła między gazem a otoczeniem. W tej przemianie zmianie ulegają wszystkie trzy podstawowe parametry stanu gazu.

Przemiana izochoryczna

W przemianie izochorycznej stałej masy gazu doskonałego objętość gazu nie ulega zmianie, zmieniają się natomiast ciśnienie i temperatura gazu, a ich iloraz pozostaje stały.

Przemiana izobaryczna

W przemianie izobarycznej stałej masy gazu doskonałego ciśnienie gazu nie ulega zmianie, zmieniają się natomiast temperatura i objętość gazu, a ich iloraz pozostaje stały.

Przemiana izotermiczna

Przemiana izotermiczna lub proces izotermiczny to taka przemiana gazu, podczas której temperatura T nie ulega zmianie (T=constans).