Przemiana izotermiczna, proces izotermiczny – przemiana termodynamiczna zachodząca przy określonej, stałej temperaturze. Krzywa opisująca przemianę izotermiczną nazywana jest izotermą.

Przypadek gazu doskonałego thumb|Żółty obszar odpowiada wykonanej pracy

Równanie izotermy Dla gazu doskonałego, energia wewnętrzna jest funkcją temperatury. Dlatego w przemianie izotermicznej, ponieważ zachodzi zależność:

co wyrażane jest też prawidłowością:

lub

lub

gdzie: i – ciśnienie i objętość początkowa, i – ciśnienie i objętość końcowa, i – zmienne opisujące zachowanie się gazu podczas przemiany izotermicznej. Powyższa zależność między ciśnieniem i objętością dla gazu doskonałego stanowi treść prawa Boyle’a-Mariotte’a.

Izoterma gazu doskonałego jest hiperbolą na wykresie (ciśnienie–objętość)

Wykonana praca thumb|300px|Cykl Carnota w układzie temperatura-entropia. Poziome linie to izotermy, pionowe to adiabaty odwracalne

Z pierwszej zasady termodynamiki wynika, że całe ciepło doprowadzone do gazu doskonałego w procesie izotermicznym jest zużywane na wykonanie pracy przeciwko siłom zewnętrznym.

Załóżmy, że mamy gaz w zbiorniku, zamknięty ruchomym tłokiem o polu powierzchni Dla bardzo małego przesunięcia tłoka praca może być zapisana wzorem:

Praca, jaką wykonuje gaz, rozszerzając się od objętości do wyraża wzór:

w procesie izotermicznym

Proces izotermiczny jest jedną z przemian w cyklu Carnota,

gdzie: – praca wykonana przez gaz, – ciepło doprowadzone, – ciśnienie, – objętość, – liczba moli gazu, – uniwersalna stała gazowa.

Zobacz też przemiana adiabatyczna przemiana izentropowa przemiana izobaryczna przemiana izochoryczna przemiana politropowa

Przypisy

Kategoria:Proces termodynamiczny