O que é o Processo Isocórico – Processo Isométrico – Definição

Processo isocórico – processo isométrico. Um processo isocórico é um processo termodinâmico, no qual o volume do sistema fechado permanece constante (V = const). Engenharia Térmica

Processo Isocórico – Processo Isométrico

Um processo isocórico é um processo termodinâmico, no qual o volume do sistema fechado permanece constante (V = const). Ele descreve o comportamento do gás dentro do recipiente, que não pode ser deformado. Como o volume permanece constante, a transferência de calor para dentro ou para fora do sistema não funciona , mas altera apenas a energia interna (a temperatura) do sistema.

Para um gás ideal e um processo politrópico , o caso ➝  corresponde a um processo isocórico (volume constante) . Ao contrário do processo adiabático , em que n =  e um sistema não troca calor com o ambiente (Q = 0; W ≠ 0 , em um processo isocórico ocorre uma mudança na energia interna (devido a ∆T ≠ 0) e portanto ΔU ≠ 0 (para gases ideais) e (Q ≠ 0; W = 0 ).  

Na engenharia de motores de combustão interna , os processos isocóricos são muito importantes para seus ciclos termodinâmicos (ciclo Otto e Diesel), portanto, o estudo desse processo é crucial para a engenharia automotiva.

Processo isocórico e a primeira lei

A forma clássica da primeira lei da termodinâmica é a seguinte equação:

dU = dQ – dW

Nesta equação, dW é igual a dW = pdV e é conhecido como trabalho de fronteira . Então:

dU = dQ – pdV

No processo isocórico e no gás ideal, todo o calor adicionado ao sistema será usado para aumentar a energia interna.

Processo isocórico (pdV = 0):

dU = dQ     (para gás ideal)

Processo isocórico - principais características
Processo isocórico – principais características
Lei de Guy-Lussac
Para uma massa fixa de gás em volume constante, a pressão é diretamente proporcional à temperatura Kelvin.

Processo Isocórico – Equação Ideal de Gás

Veja também: O que é um gás ideal

processo isocórico - diagrama de pVVamos assumir uma adição de calor isocórico em um gás ideal. Num gás ideal , as moléculas não têm volume e não interagem. De acordo com a lei ideal dos gases , a pressão varia linearmente com a temperatura e a quantidade e inversamente com o volume .

pV = nRT

Onde:

  • p é a pressão absoluta do gás
  • n é a quantidade de substância
  • T é a temperatura absoluta
  • V é o volume
  • R  é a constante de gás ideal, ou universal, igual ao produto da constante de Boltzmann e da constante de Avogadro,

Nesta equação, o símbolo R é uma constante chamada constante universal de gás que tem o mesmo valor para todos os gases – ou seja, R = 8,31 J / mol K.

O processo isocórico pode ser expresso com a lei dos gases ideais como:

processo isocórico - equação 1

ou

processo isocórico - equação 2

Em um diagrama pV , o processo ocorre ao longo de uma linha horizontal que possui a equação V = constante.

O trabalho de volume de pressão pelo sistema fechado é definido como:

trabalho pV - processo isobárico

Como o processo é isocórico , dV = 0 , o trabalho pressão-volume é igual a zero . De acordo com o modelo de gás ideal, a energia interna pode ser calculada por:

∆U = mc v ∆T

onde a propriedade v (J / mol K) é referida como calor específico (ou capacidade de calor ) a um volume constante porque, sob certas condições especiais (volume constante), relaciona a mudança de temperatura de um sistema à quantidade de energia adicionada por transferência de calor.

Como não há trabalho realizado pelo ou no sistema, a primeira lei da termodinâmica determina ∆U = ∆Q. Portanto:

Q =   mc v ∆T

Veja também: Calor específico a volume constante e pressão constante

Veja também: Fórmula de Mayer

Lei de Guy-Lussac

A lei de Guy-Lussac ou a lei de pressão,  uma das leis de gás, afirma que:

Para uma massa fixa de gás em volume constante, a pressão é diretamente proporcional à temperatura Kelvin.

Isso significa que, por exemplo, se você dobrar a temperatura, dobrará a pressão. Se você reduzir pela metade a temperatura, reduzirá a pressão pela metade.

Você pode expressar isso matematicamente como:

p = constante. T

Sim, parece ser idêntico ao processo isocórico do gás ideal. Esses resultados são totalmente consistentes com a lei ideal dos gases, que determina que a constante é igual a nR / V. Se você reorganizar a equação pV = nRT dividindo os dois lados por V, obterá:

p = nR / V. T

onde nR / V é constante e:

  • p é a pressão absoluta do gás
  • n é a quantidade de substância
  • T é a temperatura absoluta
  • V é o volume
  • R  é a constante de gás ideal, ou universal, igual ao produto da constante de Boltzmann e da constante de Avogadro

Exemplo de processo isocórico – adição de calor isocórico

Otto Cycle - Diagrama PVVamos assumir o ciclo Otto , que é um dos ciclos termodinâmicos mais comuns encontrados em motores de automóveis . Este ciclo pressupõe que a adição de calor ocorra instantaneamente ( entre 2 → 3 ) enquanto o pistão está no ponto morto superior. Esse processo é considerado isocórico.

Os processos 2 → 3 e 4 → 1 são processos isocóricos , nos quais o calor é transferido para o sistema entre 2 → 3 e para fora do sistema entre 4 → 1. Durante esses processos, nenhum trabalho é realizado no sistema ou extraído do sistema . O processo isocórico 2 → 3 destina-se a representar a ignição da mistura combustível-ar e a subsequente queima rápida.

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Este artigo é baseado na tradução automática do artigo original em inglês. Para mais informações, consulte o artigo em inglês. Você pode nos ajudar. Se você deseja corrigir a tradução, envie-a para: [email protected] ou preencha o formulário de tradução on-line. Agradecemos sua ajuda, atualizaremos a tradução o mais rápido possível. Obrigado.