Αλλαγές κατάστασης για αέρια

Οι αλλαγές στην κατάσταση ενός αερίου μπορούν να παρακολουθούνται από ένα σημείο σε ένα άλλο σε ένα διάγραμμα p/V. Για περιπτώσεις πραγματικής ζωής, απαιτούνται τρεις άξονες για τις μεταβλητές p, V και T. Με μια αλλαγή κατάστασης, κινούμαστε κατά μήκος μιας 3-διάστατης καμπύλης στην επιφάνεια στο χώρο p, V και T. Ωστόσο, για λόγους απλοποίησης, συνήθως εξετάζουμε την προβολή της καμπύλης σε ένα από τα τρία επίπεδα. Αυτό είναι συνήθως το επίπεδο p/V. Μπορούν να ληφθούν υπόψη πέντε διαφορετικές αλλαγές κατάστασης:

1. Ισοχορική διεργασία (σταθερός όγκος)
2. Ισοβαρική διαδικασία (σταθερή πίεση)
3. Ισοθερμική διαδικασία (σταθερή θερμοκρασία)
4. Ισεντροπική διαδικασία (χωρίς ανταλλαγή θερμότητας με το περιβάλλον)
5. Πολυτροπική διαδικασία (πλήρης ανταλλαγή θερμότητας με το περιβάλλον)

Η θέρμανση ενός αερίου σε ένα κλειστό δοχείο είναι ένα παράδειγμα της ισοχωρικής διαδικασίας σε σταθερό όγκο.

Η θέρμανση ενός αερίου σε έναν κύλινδρο με σταθερό φορτίο στο έμβολο είναι ένα παράδειγμα της ισοβαρικής διαδικασίας σε σταθερή πίεση.

Εάν ένα αέριο σε μια φιάλη συμπιέζεται ισοθερμικά, πρέπει να αφαιρεθεί σταδιακά μια ποσότητα θερμότητας ίση με την εφαρμοζόμενη εργασία. Αυτό δεν είναι πρακτικό, καθώς δεν μπορεί να συμβεί μια τέτοια αργή διαδικασία.

Μια ισεντροπική διαδικασία υπάρχει όταν ένα αέριο συμπιέζεται σε μια πλήρως μονωμένη φιάλη χωρίς ανταλλαγή θερμότητας με το περιβάλλον. Μπορεί επίσης να προκύψει εάν ένα αέριο διασταλεί μέσω ενός ακροφυσίου τόσο γρήγορα ώστε να μην υπάρχει χρόνος για ανταλλαγή θερμότητας με το περιβάλλον.

Η ισοθερμική διαδικασία περιλαμβάνει πλήρη ανταλλαγή θερμότητας με το περιβάλλον και η ισοτροπική διαδικασία δεν περιλαμβάνει καθόλου ανταλλαγή θερμότητας. Στην πραγματικότητα, όλες οι διαδικασίες συμβαίνουν κάπου μεταξύ αυτών των άκρων: η πολυτροπική διαδικασία. Η σχέση για μια τέτοια διαδικασία είναι: