Isothermisch proces: 31 dingen die de meeste beginners niet weten

by

Content

Isotherme definitie

Een isotherm proces is een thermodynamisch proces. Bij dit isotherme proces blijft de temperatuur van het systeem gedurende het hele proces constant. Als we beschouwen dat temperatuur T is. De temperatuurverandering is ΔT.

Voor het isotherme proces kunnen we zeggen dat ΔT = 0

Isotherme uitzetting

Isotherme uitzetting vergroot het volume bij een constante temperatuur van het systeem.

Isotherm - temperatuurconstante

Uitbreiding - Volume verhogen

Isotherm proces: uitbreiding
Isotherme uitbreiding

Laten we eens kijken naar de zuiger-cilinderopstelling om te begrijpen of de zuiger beweegt van BDC (onderste dode punt) naar TDC (bovenste dode punt) met een constante temperatuur van het gas. Dit isotherme proces wordt beschouwd als isotherme uitzetting.

Isotherme compressie

Isotherme compressie is een afnemend volume bij een constante temperatuur van het systeem.

Isotherm - temperatuurconstante

Compressie - afnemend volume

zuiger cilinder 2
Isotherme compressie

Laten we een andere toestand bekijken als de zuiger beweegt TDC naar BDC (Onderste dode punt) met een constante temperatuur van het gas. Dit isotherme proces wordt beschouwd als isotherme compressie.

Isotherm versus adiabatisch

Isothermisch betekent constante temperatuur.

Adiabatisch betekent constante warmte-energie.

Enkele voorwaarden voor een isotherm proces zijn:

  • De temperatuur moet constant blijven.
  • De variatie moet langzaam plaatsvinden.
  • De soortelijke warmte van het gas is oneindig.

Enkele basisvoorwaarden voor adiabatisch zijn als volgt:

  • Er vindt geen warmteoverdracht plaats in adiabatisch.
  • De variatie moet zeer snel gebeuren.
  • De soortelijke warmte van gas is 0 (nul).

Isotherme calorimetrie

Het is een techniek om de interactie van thermodynamische parameters in een chemische oplossing te vinden. Met behulp van isotherme calorimetrie kan men bindingsaffiniteit, bindingsstoichiometrie en enthalpie-veranderingen tussen twee of meer moleculaire interacties vinden.

Isotherme versterking

Het is een van de technieken die wordt gebruikt voor het monitoren van pathogenen. Bij deze techniek wordt het DNA geamplificeerd met een hogere gevoeligheid dan de benchmark-polymerasekettingreactie (PCR)

Isotherme nucleïnezuuramplificatie

Isotherme amplificatie van nucleïnezuren is een techniek die efficiënt en sneller nucleïnezuur accumuleert bij het isotherme proces. Het is een eenvoudig en efficiënt proces. Sindsdien, rond 1990, zijn er veel isotherme amplificatieprocessen ontwikkeld als alternatief voor een polymerasekettingreactie (PCR).

Isotherme transformatiediagram

Een isotherm transformatiediagram wordt gebruikt om de kinetiek van staal te begrijpen. Het is ook bekend als het tijd-temperatuur-transformatiediagram.

375px TTT-diagram
Tijd-temperatuur-transformatiediagram Krediet Wikipedia

Het wordt geassocieerd met mechanische eigenschappen, microbestanddelen / microstructuren en warmtebehandelingen in koolstofstaal.

Isothermisch PV-diagram

800px Isotherme PV
Isothermisch PV-diagram Krediet Wikipedia

Isotherm procesvoorbeeld

Isotherm is een proces waarbij de temperatuur van het systeem onveranderd of constant blijft.

We kunnen het voorbeeld nemen van een koelkast en warmtepomp. Hier wordt in beide gevallen de warmte-energie afgevoerd en toegevoegd, maar blijft de systeemtemperatuur constant.

Voorbeelden: koelkast, warmtepomp

Isothermisch werk

We hebben het PV-diagram hierboven gebruikt. Als we er een werk-gedaan-formule voor willen schrijven. We moeten het gebied onder de curve AB-VA-VB beschouwen. Het werk dat voor deze integraal is gedaan, kan worden gegeven als,

W= nRT lnfrac{{Vb}}{Va}

Hier in de vergelijking,

n is het aantal moedervlekken

R is een gasconstante

T is de temperatuur in Kelvin

Isothermische laag

Een isotherme laagterm wordt gebruikt in de atmosferische wetenschap. Het wordt gedefinieerd als een verticale laag van lucht of gas met een constante temperatuur over de hele hoogte. Deze situatie speelt zich af op het lage niveau van de troposfeer in verschillende advectiesituaties.

Isotherme PCR

De volledige vorm van PCR is een polymerasekettingreactie. Deze reactie wordt gebruikt in isotherme amplificatietechnieken om DNA te amplificeren.

Isotherme procesvergelijking

Als we de universele gaswet beschouwen, wordt de vergelijking gegeven zoals hieronder,

PV = nRT

Nu, hier is dit in een isotherm proces, dus T = Constant,

PV = constant

De bovenstaande vergelijking geldt voor een gesloten systeem dat ideaal gas bevat.

We hebben het eerder uitgevoerde werk besproken. We kunnen die vergelijking beschouwen voor het isotherme proces. Zoals we weten uit figuur Vb is het eindvolume en is Va het beginvolume.

W= nRT lnfrac{{Vb}}{Va}

Isotherme uitzetting van een ideaal gas

  • Isothermisch - de temperatuur is constant.
  • Uitbreiding - het volume neemt toe.

Het betekent dat isotherme uitzetting het volume vergroot bij een constante temperatuur van het systeem.

In deze toestand doet het gas het werk, dus het werk zal negatief zijn omdat het gas energie gebruikt om het volume te vergroten.

De verandering in interne energie is ook nul ΔU = 0 (ideaal gas, constante temperatuur)

Wrev = -int_{Va}^{Va}P dV

Wrev = -int_{Va}^{Va}frac{nRT}{V} dV

Wrev = -nRTlnleft | frac{Vb}{Va} rechts |

Isotherme omkeerbare uitzetting

Dit onderwerp wordt behandeld bij het uitleggen van de isotherme uitzetting van ideaal gas.

Isotherme reactie

Een chemische reactie die plaatsvindt bij één temperatuur, of we kunnen zeggen bij een constante temperatuur, is een isotherme reactie. Het is niet nodig om de temperatuur te veranderen om de reactie te laten eindigen.

Isotherme onomkeerbare uitzetting

Een onomkeerbaar proces is een echt proces waarmee we in werkelijkheid bijna altijd worden geconfronteerd. Het systeem en de omgeving kunnen niet in hun oorspronkelijke staat worden hersteld.

Isothermisch systeem

We hebben het isotherme systeem in expansie en compressie besproken als we de zuiger-cilinderopstelling nemen.

Er zijn enkele aannames voor dit systeem, zoals,

  • Er is geen wrijving tussen zuiger en cilinder
  • Er is geen warmte- of werkverlies uit het systeem
  • De interne energie van het systeem moet constant zijn tijdens het isothermische proces.

Als we warmte aan de onderkant van de cilinder leveren, beweegt de zuiger van BDC naar TDC, zoals weergegeven in figuur. Het is een isotherme uitbreiding. Evenzo, bij isotherme compressie omgekeerd, zoals we eerder hebben uitgelegd. Dit complete systeem is isotherm.

Isotherme bulkmodulus

Bulk modulus is het omgekeerde van samendrukbaarheid.

B(isotherm) = -frac{Delta P}{frac{Delta V}{V}}

Hier is de term de isothermische bulkmodulus. Het kan worden gedefinieerd als de verhouding van verandering in druk tot verandering in volume bij een constante temperatuur. Het is gelijk aan P (druk) als we bovenstaande vergelijking oplossen.

Isothermische interne energie

We hebben eerder besproken dat de interne energie van het proces met constante temperatuur constant blijft.

Isotherme samendrukbaarheidscoëfficiënt

De isotherme samendrukbaarheidscoëfficiënt kan worden genomen als de volumeverandering per eenheid van drukverandering. Het is ook bekend als samendrukbaarheid van olie. Het wordt veel gebruikt bij het schatten van de hulpbronnen van olie of gas in aardoliestudies.

C(isotherm) = -frac{1}{V}cdot frac{Delta P}{Delta V}

Isotherme warmteoverdracht

Het expansie- en compressieproces bij constante temperatuur werken volgens het principe van nuldegradatie-energie. Als de temperatuur constant is, verandert de interne energie en enthalpie verandering zijn nul. Warmteoverdracht is dus hetzelfde als werkoverdracht.

Als we het gas in een cilinder verwarmen, zal de temperatuur van het gas stijgen. We willen een systeem met een constante temperatuur, dus we moeten één gootsteen (koude bron) plaatsen om de gewonnen temperatuur af te wijzen.

Stel dat we een cilinder met een zuiger beschouwen. Het gas zet uit in de cilinder en de zuiger geeft verplaatsingsarbeid door verhitting. Ook in dit geval blijft de temperatuur constant.

Isotherme sfeer

Het kan worden gedefinieerd als dat er geen verandering in temperatuur is met de hoogte in de atmosfeer, en de druk exponentieel afneemt met het omhoog bewegen. Het staat ook bekend als exponentiële atmosfeer. We kunnen zeggen dat de atmosfeer in hydrostatisch evenwicht is.

In dit type atmosfeer kunnen we de dikte tussen twee aangrenzende hoogten berekenen met de onderstaande vergelijking,

Z2-Z1 =frac{RT}{g} lnfrac{P1}{P2}

Waar,

Z1 en Z2 zijn twee verschillende hoogtes,

P1 en P2 zijn drukken op respectievelijk Z1 en Z2,

R is gasconstante voor droge lucht,

T is de virtuele temperatuur in K,

g is de zwaartekrachtversnelling in m / s2

Isothermisch oppervlak

Stel dat we elk oppervlak als plat, cirkelvormig of kromming beschouwen, enz. Als alle punten op dat oppervlak dezelfde temperatuur hebben, dan kunnen we zeggen dat het oppervlak isotherm is.

Isotherme omstandigheden

Zoals ik zeg, weten we dat de temperatuur van het systeem constant moet blijven in dit isotherme proces. Om de temperatuur constant te houden, is het systeem vrij om andere parameters zoals druk, volume, etc. te wijzigen. Het is ook mogelijk tijdens dit proces de werk-energie en warmte-energie te veranderen, maar de temperatuur blijft hetzelfde.

Isotherme zone

Dit woord wordt over het algemeen gebruikt in de atmosferische wetenschap. Het is een zone in de atmosfeer waar de relatieve temperatuur op enkele kilometers hoogte constant is. Over het algemeen bevindt het zich in het onderste deel van de stratosfeer. Deze zone biedt gunstige vliegtuigomstandigheden vanwege de constante temperatuur, algemene toegang tot wolken en regen, enz.

Isothermische leidingen

Dit woord wordt gebruikt in aardrijkskunde. Stel dat we een lijn trekken op een kaart van de aarde om verschillende plaatsen met elkaar te verbinden waarvan de temperatuur gelijk of bijna gelijk is. Het staat in het algemeen bekend als een isotherme lijn.

Hier geeft elk punt de specifieke temperatuur weer die in een bepaalde periode moet worden afgelezen.

Isotherme riem

in 1858 Silas McDowell van Franklin, gegeven deze naam voor de westelijke landen van Noord-Carolina, Rutherford en Polk. Deze term wordt gebruikt voor een seizoen in deze zones waarin men gemakkelijk fruit, groenten, enz. Kan verbouwen vanwege de temperatuurconsistentie.

Isotherm versus isobaar

Isotherm - temperatuurconstante

Isobaar - Drukconstante

alle proces
Isobaar, isotherm en adiabatisch processen in PV-diagram

Laten we beide processen vergelijken voor het uitgevoerde werk. Volgens de figuur kun je beide processen opmerken. Zoals we weten, valt dat werk onder de integraal. In de figuur kunnen we gemakkelijk zien dat het isobare procesgebied duidelijker is, meer werk in isobaar. Er is een voorwaarde voor. De begindruk en het volume moeten hetzelfde zijn. Dit is niet waar omdat we nooit werk krijgen tijdens isobaar in een van de thermodynamische cycli. Dit onderwerp is logisch.

Het juiste antwoord hangt af van het type aandoening waarbij het volume tijdens het proces wordt verhoogd of verlaagd.

Isotherm versus isentroop

Isotherm - temperatuurconstante

Isentropisch - Entropieconstante

Laten we eens kijken naar het compressieproces om het te begrijpen,

Bij isotherme compressie comprimeert de zuiger gas zeer langzaam. Even langzamerhand om de constante temperatuur van het systeem te behouden.

Terwijl er in het geval van isentropisch geen warmteoverdracht mogelijk tussen het systeem en de omgeving. De isentropische compressie zal plaatsvinden zonder warmteoverdracht met constante entropie.

Het isentropische proces is vergelijkbaar met adiabatisch, waarbij er geen warmteoverdracht is. Het systeem voor het isentropische proces moet goed geïsoleerd zijn om warmteverlies te voorkomen. Het isentropische compressieproces levert altijd meer werk op doordat er geen warmteverlies is.

Veelgestelde vragen

Is er warmteoverdracht in het isothermische proces?

Antwoord: Ja, nu is de vraag waarom en hoe?

Laten we een voorbeeld van een zuigercilinder bekijken om het te begrijpen,

Als er warmte wordt geleverd aan de onderkant van de cilinder. De temperatuur wordt constant gehouden en de zuiger beweegt. Ofwel expansie- of compressieproces. De warmte wordt overgedragen, maar de temperatuur van het systeem blijft hetzelfde. Dit is de reden waarom tijdens de Carnot-cyclus warmte wordt toegevoegd met een constante temperatuur.

Waarom is een thermisch proces erg traag?

Het is noodzakelijk dat het isotherme proces langzaam verloopt. Kijk nu, de warmteoverdracht is mogelijk door de temperatuur van het systeem constant te houden. Het betekent dat er een thermisch evenwicht van het systeem met het lichaam. De timing van het proces is traag om dit thermische evenwicht en constante temperatuur te behouden. De tijd die nodig is voor een effectieve warmteoverdracht zal langer zijn, waardoor het proces langzamer gaat.

Isotherme procesvoorbeeldproblemen

Er zijn veel toepassingen in het dagelijks leven met een constante temperatuur. Sommigen van hen worden uitgelegd zoals hieronder,

  • De temperatuur in de koelkast wordt gehandhaafd
  • Het is mogelijk om het ijs te smelten door de temperatuur constant op 0 ° C te houden
  • Het faseveranderingsproces vindt plaats bij een constante temperatuur, verdamping en condensatie
  • Warmtepomp die werkt tegenovergestelde van koeling

Wat zijn enkele praktijkvoorbeelden van een isotherm proces??

Er is een enorm aantal voorbeelden mogelijk voor deze vraag. Verwijs alstublieft bovenstaande vragen.

Elk faseveranderingsproces dat plaatsvindt bij constante temperatuur is een voorbeeld van een isotherm proces.

Verdamping van water uit zee en rivier,

Bevriezing van water en smelten van ijs.

Waarom is het isotherme proces efficiënter dan het? adiabatisch proces?

Laten we eens kijken naar het omkeerbare proces. Als het proces expansie is, dan is het werk van het isotherme proces meer dan adiabatische. Je kunt het zien aan een diagram. Het verrichte werk is een gebied onder de curve.

Stel dat het proces compressie is, dan tegenovergesteld aan de bovenstaande zin. Het werk gedaan in de adiabatisch proces is meer.

Om deze vraag te beoordelen, hangt af van elke voorwaarde. Volgens de bovenstaande voorwaarde is het isotherme proces efficiënter dan het adiabatische proces.

Wat zal de soortelijke warmte zijn voor een isotherm proces en een adiabatisch proces, en waarom?

De soortelijke warmte kan worden gedefinieerd als de hoeveelheid warmte die nodig is om de temperatuur van een stof met 1 graad te verhogen.

Q = m Cp Delta T

Als het proces de constante temperatuur is, is de ΔT = 0, dus de soortelijke warmte is ongedefinieerd of oneindig.

Cp = Oneindig (als de temperatuur constant is)

Voor een adiabatisch proces is de warmteoverdracht niet mogelijk, Q = 0

Cp = 0 (warmteoverdracht is 0)

In een isotherm proces is de verandering in interne energie 0 Waarom?

Interne energie is de functie van de kinetische energie van de moleculen.

De temperatuur geeft de gemiddelde kinetische energie aan van moleculen die aan het systeem zijn gekoppeld.

Als de temperatuur constant blijft, verandert de kinetische energie niet. Daarom blijft de interne energie constant. De verandering in interne energie is nul.

Wat is efficiëntere isotherme compressie of isentropische compressie, en waarom?

Het isentropische proces vindt plaats bij constante entropie zonder warmteoverdracht. Dit proces is altijd ideaal en omkeerbaar. In het isentropische compressieproces is de interne energie neemt toe omdat er geen mogelijkheid is van warmteoverdracht tussen het systeem en de omgeving.

Bij isotherme compressie verloopt het proces erg langzaam, aangezien de temperatuur en interne energie constant blijven. Er is warmteoverdracht tussen het systeem en de omgeving.

Daarom is het isentropische compressieproces efficiënter.

Heeft een isotherm proces een enthalpie-verandering?

We kunnen het duidelijk begrijpen door de vergelijking van enthalpie.

Enthalpie H wordt gegeven zoals hieronder,

Verandering in enthalpie = verandering in interne energie + verandering in PV

Voor een constant temperatuurproces,

Verandering in interne energie = 0,

Verandering in PV = 0.

Daarom veranderen in enthalpie = 0

Waarom is een adiabatische curve steiler dan een isothermische curve??

Bij het adiabatische proces stijgt de temperatuur van het systeem tijdens compressie. Het neemt af tijdens expansie. Hierdoor kruist deze curve de isotherme curve op een bepaald punt in het diagram.

Bij isotherm is er geen temperatuurverandering. De curve zal niet steiler worden zoals adiabatisch.

Wat zou er gebeuren als ik het volume van een systeem in een isotherm proces vergroot met externe energie?

 Stel dat u het volume van het systeem verhoogt. U wilt dat het systeem isotherm is. Je moet een andere regeling treffen om de temperatuur op peil te houden. Door het verhogen van het volume wordt de druk verlaagd.

Wat is er zo speciaal aan het woord "omkeerbaar" in een isotherm of een adiabatisch proces?

De eerste wet van de thermodynamica stelt dat beide processen die in het PV-diagram zijn geschetst, omkeerbaar gemiddeld zijn. Het systeem komt in de beginfase om in evenwicht te blijven.

Waarom isotherm en adiabatisch in de Carnot-motor?

De Carnot cyclus is het meest efficiënt in de thermodynamica. De reden hierachter is dat het hele proces in de cyclus omkeerbaar is.

Carnot probeerde energie over te dragen tussen twee bronnen bij constante temperatuur (isotherm).

Hij probeerde het expansiewerk te maximaliseren en de vereiste compressie te minimaliseren. Hij koos er een adiabatisch proces voor uit.

Voor meer artikelen, Klik hier

     

Laat een bericht achter