14. Теплота процесса

Рассмотрим происходящий в системе процесс, при котором система получает или отдает теплоту окружающей среде. Примерами таких процессов являются намагничивание и размагничивание вещества или расширение и сжатие газа с совершением внешней работы.

Существенный интерес представляют также процессы, при которых происходит поглощение или выделение теплоты при

постоянной температуре. Такой процесс называется изотермическим процессом.

Расширение или сжатие газа при постоянной температуре, изменение агрегатного состояния вещества, химические реакции в системе при постоянной температуре — все эти явления всегда сопровождаются поглощением или выделением теплоты. Количество теплоты, которое выделяется или поглощается системой, зависит от того, как протекает данный процесс.

Первый закон термодинамики позволяет определить количество теплоты которое поглощается системой в процессе изменения ее состояния:

Если представить работу совершаемую системой, как работу, не связанную с изменением объема системы и как работу расширения системы то

Подставив в уравнение (10,8), получим:

где А — работа системы, не связанная с изменением объема. Она может быть, например, работой намагничивания вещества, максимальной работой химической реакции и т. п.

Если рассматривать процессы, в которых вся работа сводится к работе расширения, т. е. количество теплоты, поглощенное такой системой, будет выражаться следующей формулой:

Количество теплоты в уравнении (11) представляет собой теплоту процесса или теплоту превращения, если процесс в системе идет при постоянной температуре.

Количество теплоты поглощенное или выделенное системой при изменении ее агрегатного состояния, называется теплотой превращения. Теплоту превращения относят к 1 молю или вещества.

Процесс, протекающий при постоянном объеме, называется изохорным процессом. При таком процессе теплота как видно из уравнения равна разности внутренней энергии системы в конечном и начальном ее состояниях и не зависит от пути перехода системы из начального состояния в конечное:

Процесс, протекающий при постоянном давлении, называется изобарным процессом; при нем количество поглощенной или выделившейся теплоты равно:

Уравнение (11,2) можно представить еще и в таком виде:

Если же подставим энтальпию в уравнение (11,3), то получим:

Отсюда сделаем вывод, что теплота процесса при изобарном процессе равна изменению энтальпии и не зависит от того пути, по которому система пришла из начального состояния в конечное. Теплоту процесса при постоянных V или называют также тепловым эффектом процесса.