عملية متساوية اللون عملية الحرارية حيث يبقى الحجم ثابتًا. بما أن الحجم ثابت ، فإن النظام لا يعمل و W = 0. ("W" هو اختصار للعمل.) ربما يكون هذا هو أسهل المتغيرات الديناميكية الحرارية التحكم حيث يمكن الحصول عليه عن طريق وضع النظام في وعاء مغلق لا يتسع ولا انكماش.
القانون الأول للديناميكا الحرارية
لفهم العملية المتزامنة ، تحتاج إلى فهم القانون الأول للديناميكا الحرارية ، الذي ينص على:
"التغيير في الطاقة الداخلية للنظام يساوي الفرق بين الحرارة المضافة للنظام من محيطه والعمل الذي يقوم به النظام في محيطه."
تطبيق القانون الأول الديناميكا الحرارية لهذه الحالة ، تجد أن:
دلتا-منذ دلتا-ش هو التغيير في الطاقة الداخلية و س هل انتقال الحرارة داخل أو خارج النظام ، سترى أن كل الحرارة تأتي من الطاقة الداخلية أو زيادة الطاقة الداخلية.
حجم ثابت
من الممكن القيام بعمل على نظام دون تغيير الحجم ، كما هو الحال في تحريك سائل. تستخدم بعض المصادر "isochoric" في هذه الحالات لتعني "صفر عمل" بغض النظر عما إذا كان هناك تغيير في الحجم أم لا. ومع ذلك ، في معظم التطبيقات المباشرة ، لن تحتاج هذه الفروق الدقيقة إلى النظر - إذا ظل الحجم ثابتًا طوال العملية ، فهي عملية متزامنة.
حساب مثال
الموقع الطاقة النووية، موقع مجاني غير ربحي عبر الإنترنت تم بناؤه وصيانته من قبل المهندسين ، يعطي مثالًا على عملية حسابية تتضمن عملية متساوية اللون.
افترض إضافة حرارة متساوية اللون في غاز مثالي. في غاز مثاليوالجزيئات ليس لها حجم ولا تتفاعل. وفقا ل قانون الغاز المثالي, الضغط يختلف خطيا مع درجة الحرارة والكمية ، وعكسيا الصوت. الصيغة الأساسية ستكون:
PV = nRT
أين:
- ص هو الضغط المطلق للغاز
- ن هي كمية المادة
- ت هي درجة الحرارة المطلقة
- الخامس هو الحجم
- ر هو ثابت الغاز المثالي أو الشامل يساوي ناتج الغاز ثابت بولتزمان وثابت Avogadro
- ك هو اختصار علمي ل كلفن
في هذه المعادلة ، الرمز R هو ثابت يسمى العالمي ثابت الغاز له نفس القيمة لجميع الغازات — R = 8.31 جول/خلد ك.
يمكن التعبير عن العملية المتزامنة بقانون الغاز المثالي على النحو التالي:
p / T = ثابت
بما أن العملية متساوية اللون ، dV = 0 ، فإن عمل حجم الضغط يساوي صفر. وفقًا لنموذج الغاز المثالي ، يمكن حساب الطاقة الداخلية من خلال:
∆U = م جالخامس ∆ ت
حيث الملكية جالخامس ويشار إلى (J / mole K) باسم حرارة نوعية (أو السعة الحرارية) عند حجم ثابت لأنه في ظل ظروف خاصة معينة (الحجم الثابت) فإنه يربط تغير درجة حرارة النظام بكمية الطاقة المضافة عن طريق نقل الحرارة.
نظرًا لعدم وجود عمل من قبل النظام أو على النظام ، فإن أول قانون للديناميكا الحرارية يملي ∆U = ∆Q. وبالتالي:
س = م جالخامس ∆ ت