Wat is het isobarische proces?

Een isobaar proces is een thermodynamisch proces waarbij de druk constant blijft. Dit wordt meestal verkregen door het volume zodanig te laten uitzetten of krimpen dat eventuele drukveranderingen door warmteoverdracht worden geneutraliseerd.

De term isobarisch komt uit het Grieks iso, betekent gelijk, en Baros, wat betekent gewicht.

In een isobaar proces zijn er typisch interne energieveranderingen. Het werk wordt gedaan door het systeem en warmte wordt overgedragen, zodat geen van de hoeveelheden in de eerste wet van de thermodynamica gemakkelijk tot nul wordt gereduceerd. Het werk bij een constante druk kan echter vrij eenvoudig worden berekend met de vergelijking:

w = p * Δ V

Sinds w is het werk, p is de druk (altijd positief) en ΔV is de volumeverandering, we kunnen zien dat er twee mogelijke uitkomsten zijn voor een isobarisch proces:

• Als het systeem uitzet (ΔV is positief), dan doet het systeem positief werk (en vice versa).
• Als het systeem samentrekt (ΔV is negatief), dan doet het systeem negatief werk (en vice versa).

Voorbeelden van isobarische processen

Als u een cilinder met een gewogen zuiger hebt en u verwarmt het gas erin, zet het gas uit door de toename van energie. Dit is in overeenstemming met de wet van Charles - het volume van een gas is evenredig met zijn temperatuur. De gewogen zuiger houdt de druk constant. U kunt de hoeveelheid werk berekenen door de verandering van het volume van het gas en de druk te kennen. De zuiger wordt verplaatst door de verandering in volume van het gas terwijl de druk constant blijft.

Als de zuiger vast zat en niet bewoog terwijl het gas werd verwarmd, zou de druk stijgen in plaats van het volume van het gas. Dit zou geen isobaar proces zijn, omdat de druk niet constant was. Het gas kon geen werk produceren om de zuiger te verplaatsen.

Als u de warmtebron uit de cilinder verwijdert of zelfs in een vriezer plaatst zodat deze warmte verliest aan de omgeving, zal het gas in volume krimpen en de gewogen zuiger mee naar beneden trekken terwijl het een constante druk handhaafde. Dit is negatief werk, het systeem krimpt.

Isobarische proces- en fasediagrammen

In een fasediagram zou een isobaar proces verschijnen als een horizontale lijn, omdat het plaatsvindt onder een constante druk. Dit diagram toont u bij welke temperaturen een stof vast, vloeibaar of damp is voor een reeks atmosferische drukken.

Thermodynamische processen

In thermodynamische processen heeft een systeem een ​​verandering in energie en dat resulteert in veranderingen in druk, volume, interne energie, temperatuur of warmteoverdracht. In natuurlijke processen zijn vaak meer dan een van deze typen tegelijkertijd aan het werk. Ook hebben natuurlijke systemen de meeste van deze processen een voorkeursrichting en zijn ze niet gemakkelijk omkeerbaar.

• Adiabatisch proces - geen warmteoverdracht in of uit het systeem.
• Isochorisch proces - geen verandering in volume, in welk geval het systeem niet werkt.
• Isobaar proces - geen verandering in druk.
• Isotherm proces - geen verandering in temperatuur.