Закон Пуассона
Адиабатным называется процесс изменения объема и давления газа при отсутствии теплообмена с окружающими телами, т.е. при условии Q=0.
В соответствии с первым законом термодинамики при адиабатном сжатии изменение внутренней энергии газа равно работе внешних сил:
Так как работа внешних сил при сжатии газа положительна, внутренняя энергия газа увеличивается, его температура повышается. При адиабатном расширении газ совершает работу A за счет уменьшения внутренней энергии:
Поэтому температура газа при адиабатном расширении понижается. Это можно обнаружить в опыте с вылетом пробки из бутылки, содержащей насыщенный водяной пар. При накачивании в бутылку с помощью насоса воздуха пробка вылетает, и в бутылке образуется туман.
Поскольку при адиабатном сжатии температура газа повышается, давление газа с уменьшением объема растет быстрее, чем при изотермическом процессе. Понижение температуры газа при адиабатном расширении приводит к тому, что давление газа убывает быстрее, чем при изотермическом процессе. График адиабатного процесса в координатных осях P,V представлен внутренней энергии газа во внутреннюю энергию других тел, при котором работа не совершается . Однако только при адиабатном и изотермическом процессах исключен контакт газа с телами иной температуры при адиабатном процессе газ теплоизолирован, а при изотермическом он в процессе расширения соприкасается с телом той же температуры (с термостатом). Следовательно, именно в этих процессах исключен переход внутренней энергии газа во внутреннюю энергию других тел, при котором работа не совершается. Поэтому в этих двух процессах изменение внутренней энергии газа или термостата может быть полностью использовано для совершения работы.
Адиабатическое изменение объема газа сопровождается изменением его температуры. Формула
(1)
выражает закон Пуассона, описывающий адиабатические процессы в идеальном газе: при адиабатическом расширении газа его температура понижается, а при сжатии-повышается.
Для практического осуществления процессов, близких к адиабатическим, возможны два пути:
1) очень быстрое изменение объема газа
2) изменение объема очень большой массы газа.
Из уравнения Менделеева-Клапейрона вывразим температуру через давление:
Подставив это выражение в формулу (1), получим
(2)
Формула (2) представляет закон Пуассона, связывающий изменения объема и давления газа при адиабатическом процессе.
