Um processo isocórico é um processo termodinâmico em que o volume permanece constante. Como o volume é constante, o sistema não funciona e W = 0. ("W" é a abreviação de trabalho.) Essa é talvez a mais fácil das variáveis termodinâmicas de controle, uma vez que pode ser obtido colocando o sistema em um recipiente fechado que não se expande nem contratos.
Primeira Lei da Termodinâmica
Para entender o processo isocórico, você precisa entender a primeira lei da termodinâmica, que afirma:
"A mudança na energia interna de um sistema é igual à diferença entre o calor adicionado ao sistema e o trabalho realizado pelo sistema em seu ambiente".
Aplicando o primeira lei da termodinâmica para essa situação, você descobre que:
delta-Desde delta-você é a mudança na energia interna e Q é o transferência de calor dentro ou fora do sistema, você vê que todo o calor vem de energia interna ou entra no aumento da energia interna.
Volume constante
É possível trabalhar em um sistema sem alterar o volume, como no caso de agitação de um líquido. Algumas fontes usam "isochoric" nesses casos para significar "trabalho zero", independentemente de haver ou não uma alteração no volume. Na maioria das aplicações simples, no entanto, essa nuance não precisará ser considerada - se o volume permanecer constante ao longo do processo, é um processo isocórico.
Exemplo de cálculo
O site Poder nuclear, um site on-line gratuito e sem fins lucrativos criado e mantido por engenheiros, fornece um exemplo de cálculo envolvendo o processo isocórico.
Suponha uma adição de calor isocórico em um gás ideal. Em um gás ideal, moléculas não têm volume e não interagem. De acordo com lei do gás ideal, pressão varia linearmente com a temperatura e quantidade e inversamente com volume. A fórmula básica seria:
pV = nRT
Onde:
- p é a pressão absoluta do gás
- n é a quantidade de substância
- T é a temperatura absoluta
- V é o volume
- R é a constante de gás ideal, ou universal, igual ao produto da Constante de Boltzmann e a constante Avogadro
- K é a abreviação científica de Kelvin
Nesta equação, o símbolo R é uma constante chamada universal constante de gás que tem o mesmo valor para todos os gases - ou seja, R = 8,31 Joule/toupeira K.
O processo isocórico pode ser expresso com a lei dos gases ideais como:
p / T = constante
Como o processo é isocórico, dV = 0, o trabalho pressão-volume é igual a zero. De acordo com o modelo de gás ideal, a energia interna pode ser calculada por:
∆U = m cv ∆T
onde a propriedade cv (J / mol K) é referido como calor específico (ou capacidade de aquecimento) em um volume constante porque, sob certas condições especiais (volume constante), relaciona a mudança de temperatura de um sistema à quantidade de energia adicionada pela transferência de calor.
Como não há trabalho realizado pelo sistema ou sobre ele, a primeira lei da termodinâmica determina ∆U = ∆Q. Portanto:
Q = m cv ∆T