Het isochorische proces

Een isochorisch proces is een thermodynamisch proces waarbij het volume constant blijft. Omdat het volume constant is, werkt het systeem niet en is W = 0. ("W" is de afkorting voor werk.) Dit is misschien de gemakkelijkste van de thermodynamische variabelen die kunnen worden geregeld, omdat het kan worden verkregen door het systeem in een afgesloten container die niet uitbreidt of contracteert.

Eerste wet van de thermodynamica

Om het isochorische proces te begrijpen, moet je de eerste wet van de thermodynamica begrijpen, die luidt:

"De verandering in de interne energie van een systeem is gelijk aan het verschil tussen de warmte die vanuit de omgeving aan het systeem wordt toegevoegd en het werk dat door het systeem aan zijn omgeving wordt verricht."

Als je de eerste wet van de thermodynamica op deze situatie toepast, merk je dat:

delta-Sinds delta-U is de verandering in interne energie en Q is de warmteoverdracht in of uit het systeem, je ziet dat alle warmte ofwel uit interne energie komt ofwel in het verhogen van de interne energie.

Constant volume

Het is mogelijk om aan een systeem te werken zonder het volume te wijzigen, zoals in het geval van het roeren van een vloeistof. Sommige bronnen gebruiken in deze gevallen "isochorisch" om "nulwerk" te betekenen, ongeacht of er een volumeverandering is of niet. In de meeste eenvoudige toepassingen hoeft deze nuance echter niet te worden overwogen - als het volume gedurende het hele proces constant blijft, is het een isochorisch proces.

Voorbeeld berekening

De website Nuclear Power, een gratis, non-profit online site gebouwd en onderhouden door ingenieurs, geeft een voorbeeld van een berekening met het isochorische proces.

Ga uit van een isochore warmte-toevoeging in een ideaal gas. In een ideaal gas hebben moleculen geen volume en hebben geen interactie. Volgens de ideale gaswet varieert de druk lineair met temperatuur en hoeveelheid, en omgekeerd met volume. De basisformule zou zijn:

pV = nRT

waar:

• p is de absolute druk van het gas
• n is de hoeveelheid stof
• T is de absolute temperatuur
• V is het volume
• R  is de ideale of universele gasconstante gelijk aan het product van de Boltzmann-constante en de Avogadro-constante
• K is de wetenschappelijke afkorting voor Kelvin

In deze vergelijking is het symbool R een constante, de universele gasconstante die dezelfde waarde heeft voor alle gassen, namelijk R = 8,31 Joule / mol K.

Het isochorische proces kan worden uitgedrukt met de ideale gaswet als:

p / T = constant

Omdat het proces isochorisch is, dV = 0, is het drukvolumewerk gelijk aan nul. Volgens het ideale gasmodel kan de interne energie worden berekend door: