Tabla de Contenidos
Vitenskapen i fysikk studerer objekter og systemer for å måle deres bevegelser, temperaturer og andre egenskaper. Fysiske konsepter kan brukes på alt fra encellede organismer til mekaniske og subatomære systemer, planeter, stjerner, galakser og alle prosessene som styrer dem. Innen fysikk er det termodynamikk, som er en gren som fokuserer på energiendringer (varme) og på egenskapene til et system under enhver fysisk eller kjemisk reaksjon.
En isoterm prosess er en termodynamisk prosess der temperaturen i et system forblir konstant . Varmeoverføring inn i eller ut av systemet skjer så sakte at termisk likevekt opprettholdes. Ordet termisk er et begrep som beskriver varmen til et system, «iso» betyr «lik», så «isotermisk» betyr «lik varme», som er det som definerer termisk likevekt.
Den isotermiske prosessen
Generelt, under en isoterm prosess er det en endring i indre energi, termisk energi og arbeid; Selv om temperaturen alltid forblir konstant, jobber noe i systemet for å holde den temperaturen den samme, et ideelt eksempel er Carnot-syklusen, som i utgangspunktet beskriver hvordan en varmemotor fungerer ved å levere varme til en gass. Som et resultat utvider gassen seg i en sylinder og skyver et stempel for å gjøre arbeidet; da må varmen eller gassen utvises fra sylinderen (eller slippes ut) for å gi plass til neste varme-/ekspansjonssyklus. Denne referansen som er nevnt er et tydelig eksempel på hva som skjer inne i motoren til et kjøretøy med forbrenningsmotor.
Hvis den forklarte syklusen er fullstendig effektiv, er prosessen isotermisk, fordi temperaturen forblir konstant mens trykket endres.
For å forstå de grunnleggende konseptene for den isotermiske prosessen, må vi ta hensyn til virkningen av gasser i et system. Den indre energien til en «ideell gass» avhenger bare av temperatur, så den indre energiendringen under en isoterm prosess for en ideell gass er lik 0; all varme som tilføres et system virker for å holde prosessen isoterm, så lenge trykket forblir konstant. Når man vurderer en ideell gass, antyder arbeidet som gjøres på systemet for å opprettholde temperaturen at volumet av gassen må avta når trykket i systemet øker. I følge den ideelle gassloven varierer trykket lineært med temperatur og mengde, og omvendt med volum.
Isotermiske prosesser og materietilstander
Isotermiske prosesser er mange og varierte. Fordamping av vann til luften er en av dem, og det samme er koking av vann til et bestemt kokepunkt.
Det er også mange kjemiske reaksjoner som opprettholder termisk likevekt, og i biologi sies interaksjonene til en celle med dens omkringliggende celler (eller andre materialer) å resultere i en isoterm prosess.
Fordampning, smelting og koking er også faseendringer, det vil si at de er endringer i vann eller andre væsker eller gasser som finner sted ved konstant temperatur og trykk.
Spore en isoterm prosess
I fysikk gjøres den grafiske fremstillingen av disse reaksjonene og prosessene ved hjelp av diagrammer (grafer). På et fasediagram plottes en isoterm prosess langs en vertikal linje, eller et plan på et 3D-diagram, gjennom en konstant temperatur; trykket og volumet kan endres for å opprettholde temperaturen i systemet.
Når de endrer seg, er det mulig for et stoff å endre sin materietilstand, selv når temperaturen forblir konstant; derfor betyr fordampning av vann når det koker at temperaturen forblir den samme som systemet med trykk- og volumendringer; dette er plottet med temperatur (som forblir konstant) langs diagrammet.
Anvendelser av studiet av isotermiske prosesser
Når forskere studerer isotermiske prosesser i systemer, ser de virkelig på varme, energi og sammenhengen mellom dem, så vel som den mekaniske energien som trengs for å endre eller opprettholde temperaturen i et system. Denne forståelsen hjelper biologer med å studere hvordan levende ting regulerer temperaturen. Det gjelder også for ingeniørfag, romvitenskap, planetvitenskap, geologi og mange andre vitenskapsgrener. Termodynamiske kraftsykluser, og derfor isotermiske prosesser, er grunnideen bak varmemotorer. Disse enhetene brukes til å drive kraftproduksjonsanlegg og, som nevnt ovenfor, biler, lastebiler, fly og andre kjøretøy; Videre finnes disse systemene også i raketter og romfartøy.
Referanser
https://solar-energia.net/termodinamica/procesos-termodinamicos/proceso-isotermico
https://www.thermal-engineering.org/en/what-is-the-isothermal-process-definition/
University Physics , Sears og Zemansk, Addison-Wesley 2019
