Un processus isochore est un processus thermodynamique dans lequel le volume reste constant. Le volume étant constant, le système ne fonctionne pas et W = 0. ("W" est l'abréviation de travail.) C'est peut-être la plus simple des variables thermodynamiques à contrôle car il peut être obtenu en plaçant le système dans un récipient scellé qui ne se dilate ni contrats.
Première loi de la thermodynamique
Pour comprendre le processus isochore, vous devez comprendre la première loi de la thermodynamique, qui stipule:
"Le changement dans l'énergie interne d'un système est égal à la différence entre la chaleur ajoutée au système de son environnement et le travail effectué par le système sur son environnement."
Appliquer le première loi de la thermodynamique à cette situation, vous constatez que:
delta-Depuis delta-U est le changement d'énergie interne et Q est le transfert de chaleur dans ou hors du système, vous voyez que toute la chaleur provient de énergie interne ou va dans l'augmentation de l'énergie interne.
Volume constant
Il est possible de travailler sur un système sans modifier le volume, comme dans le cas de l'agitation d'un liquide. Certaines sources utilisent «isochore» dans ces cas pour signifier «zéro travail», qu'il y ait ou non un changement de volume. Dans la plupart des applications simples, cependant, cette nuance ne devra pas être prise en compte - si le volume reste constant tout au long du processus, il s'agit d'un processus isochore.
Exemple de calcul
Le site Web Pouvoir nucléaire, un site en ligne gratuit à but non lucratif construit et maintenu par des ingénieurs, donne un exemple de calcul impliquant le processus isochore.
Supposons un apport de chaleur isochore dans un gaz idéal. Dans un gaz idéal, les molécules n'ont pas de volume et n'interagissent pas. Selon le loi du gaz idéal, pression varie linéairement avec la température et la quantité, et inversement avec le volume. La formule de base serait:
pV = nRT
où:
- p est la pression absolue du gaz
- n est la quantité de substance
- T est la température absolue
- V est le volume
- R est la constante de gaz idéale ou universelle égale au produit de la Constante de Boltzmann et la constante d'Avogadro
- K est l'abréviation scientifique de Kelvin
Dans cette équation, le symbole R est une constante appelée l'universel constante de gaz qui a la même valeur pour tous les gaz - à savoir, R = 8,31 Joule/Môle K.
Le processus isochore peut s'exprimer avec la loi du gaz idéal comme:
p / T = constant
Le processus étant isochore, dV = 0, le travail pression-volume est égal à zéro. Selon le modèle de gaz idéal, l'énergie interne peut être calculée par:
∆U = m cv ∆T
où la propriété cv (J / mole K) est appelé chaleur spécifique (ou capacité calorifique) à volume constant car, dans certaines conditions particulières (volume constant), elle relie le changement de température d'un système à la quantité d'énergie ajoutée par transfert de chaleur.
Puisqu'il n'y a aucun travail effectué par ou sur le système, la première loi de la thermodynamique dicte ∆U = ∆Q. Donc:
Q = m cv ∆T