Il processo isocorico
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Un processo isocorico è un processo termodinamico in cui il volume rimane costante. Poiché il volume è costante, il sistema non funziona e W = 0. ("W" è l'abbreviazione di lavoro.) Questa è forse la più semplice delle variabili termodinamiche da controllare poiché può essere ottenuta posizionando il sistema in una posizione sigillata contenitore che non si espande né si contrae.
Prima legge della termodinamica
Per comprendere il processo isocorico, è necessario comprendere la prima legge della termodinamica, che afferma:
"Il cambiamento nell'energia interna di un sistema è uguale alla differenza tra il calore aggiunto al sistema dai suoi dintorni e il lavoro svolto dal sistema nei suoi dintorni."
Applicando la prima legge della termodinamica a questa situazione, scopri che:
delta: dal delta-U è il cambiamento di energia interna e Q è il trasferimento di calore dentro o fuori dal sistema, vedi che tutto il calore proviene da energia interna o aumenta l'energia interna.
Volume costante
È possibile lavorare su un sistema senza modificare il volume, come nel caso di mescolare un liquido. Alcune fonti usano "isocorico" in questi casi per indicare "lavoro zero" indipendentemente dal fatto che si verifichi una variazione di volume o meno. Nella maggior parte delle applicazioni semplici, tuttavia, non sarà necessario prendere in considerazione questa sfumatura: se il volume rimane costante durante tutto il processo, si tratta di un processo isocorico.
Esempio di calcolo
Il sito Web Nuclear Power, un sito online gratuito e senza scopo di lucro creato e gestito da ingegneri, fornisce un esempio di un calcolo che coinvolge il processo isocorico.
Assumi un'aggiunta di calore isocorico in un gas ideale. In un gas ideale, le molecole non hanno volume e non interagiscono. Secondo la legge del gas ideale, la pressione varia linearmente con la temperatura e la quantità e inversamente con il volume. La formula di base sarebbe:
pV = nRT
dove:
- p è la pressione assoluta del gas
- n è la quantità di sostanza
- T è la temperatura assoluta
- V è il volume
- R è la costante di gas ideale o universale uguale al prodotto della costante di Boltzmann e della costante di Avogadro
- K è l'abbreviazione scientifica di Kelvin
In questa equazione il simbolo R è una costante chiamata costante di gas universale che ha lo stesso valore per tutti i gas, vale a dire R = 8,31 Joule / mole K.
Il processo isocorico può essere espresso con la legge del gas ideale come:
p / T = costante
Poiché il processo è isocorico, dV = 0, il lavoro pressione-volume è uguale a zero. Secondo il modello di gas ideale, l'energia interna può essere calcolata mediante:
