г. Неквазистатический изотермический процесс.
Кроме свойств неквазистатических адиабатических процессов, мы можем также вывести важные соотношения для изотермических процессов. Для таких процессов множитель
в выражении (15.2) можно вынести за знак интеграла, откуда, умножая на
получаем 2
Согласно первому закону, который имеет совершенно общее значение,
откуда
или
Внешняя работа, совершенная системой при неквазистатическом изотермическом процессе, меньше, чем уменьшение свободной энергии. Для квазистатического процесса сохраняется знак равенства; тогда неравенство (15.6) переходит в равенство (12.2). Итак, работа, совершенная при неквазистатическом изотермическом процессе, меньше работы, совершенной при
квазистатическом изотермическом процессе между теми же начальным и конечным состояниями.
Мы можем представить это с точки зрения кинетической теории, рассматривая газ, который совершает работу во время расширения. Когда поршень выдвигается со скоростью давление на поршень со стороны газа уменьшается и будет равно приближенно
так как количество движения, передаваемого при соударении молекул с поршнем, определяется их относительной скоростью [см. часть I, формула (2.7)]. При
мы снова получаем обычное выражение для давления; но когда скорость поршня велика по сравнению со скоростями молекул, давление стремится к нулю, ибо тогда молекулы не могут догнать поршень.
Если температура и объем остаются постоянными,
и
При неквазистатическом изотермическом процессе, происходящем при постоянном объеме, свободная энергия может только уменьшаться или оставаться постоянной.
Если же остаются постоянными температура и давление, то
и (15.6) приводится к виду
При неквазистатическом изотермическом процессе, происходящем при постоянном давлении, свободная энтальпия может только уменьшаться или оставаться постоянной.