§ 6. Ізатэрмічны, ізабарны і ізахорны працэсы
Ізатэрмічны працэс. Працэс змянення стану фізічнай сістэмы пры пастаяннай тэмпературы (T = const) называюць ізатэрмічным.
Калі пры пераходзе з пачатковага стану ў канчатковы маса і малярная маса ідэальнага газу не змяняюцца, то з ураўнення Клапейрона — Мендзялеева вынікае:
, або
, гэта значыць
.
(6.1)
Ціск дадзенай масы газу пры пастаянных малярнай масе і тэмпературы адваротна прапарцыянальны яго аб’ёму.
Гэтае сцвярджэнне называюць законам Бойля — Марыёта.
Праўдзівасць закона Бойля — Марыёта можна праверыць эксперыментальна, выкарыстоўваючы прыладу, паказаную на малюнку 18 у § 5.
Калі павольна змяняць аб’ём газу, які знаходзіцца ў пасудзіне, то з прычыны цеплаабмену з навакольным асяроддзем можна падтрымліваць тэмпературу газу ў пасудзіне практычна пастаяннай. Пры гэтым памяншэнне аб’ёму газу пры вярчэнні вінта 3 пацягне за сабой павелічэнне яго ціску і нязначнае павышэнне тэмпературы. І наадварот, павелічэнне аб’ёму прывядзе да памяншэння ціску і нязначнага паніжэння тэмпературы газу*.
1. Чаму бурбалкі паветра, якія знаходзяцца ў вадкасці, паднімаючыся ўверх, павялічваюцца ў аб’ёме?
2. Калі, не адрываючыся, выпіць з пластыкавай бутэлькі газаваную ваду, то можна ўбачыць, што бутэлька дэфармуецца. Чаму?
Графік ізатэрмічнага працэсу, які ажыццяўляецца ідэальным газам, у каардынатах (p, V) уяўляе з сябе гіпербалу (мал. 22). У фізіцы такую крывую называюць ізатэрмай. Розным значэнням тэмпературы газу адпавядаюць розныя ізатэрмы. Згодна з суадносінамі (6.1) для аднолькавых аб’ёмаў газаў з аднолькавымі колькасцямі рэчыва і рознымі тэмпературамі чым большы ціск, тым вышэйшая тэмпература (мал. 22).
Шматлікія доследы паказалі, што даследаваныя газы падпарадкоўваюцца закону Бойля — Марыёта тым больш дакладна, чым меншая іх шчыльнасць. Пры значным павелічэнні ціску газу гэты закон не выконваецца.
Пабудуйце графікі ізатэрмічнага працэсу ў каардынатах (p, T) і (V, T).
Цікава ведаць
Лёгкія размешчаны ў грудной клетцы, аб’ём якой пры дыханні перыядычна змяняецца дзякуючы рабоце міжрэберных мышц і дыяфрагмы. Калі грудная клетка пашыраецца, ціск паветра ў лёгкіх становіцца меншы, чым атмасферны, і паветра праз паветраносныя шляхі накіроўваецца ў лёгкія — адбываецца ўдых. Пры выдыху аб’ём грудной клеткі памяншаецца, што выклікае памяншэнне аб’ёму лёгкіх. Ціск паветра ў іх становіцца вышэйшы за атмасферны, і паветра з лёгкіх накіроўваецца ў знешняе асяроддзе.
* Нязначнае змяненне тэмпературы газу прынцыпова неабходнае для цеплаабмену з тэрмастатам — перадача цяпла магчымая толькі пры розных тэмпературах цел. ↑