Формулы по физике 10 класс: изопроцессы

Изопроцессы — это изменения состояния идеального газа, при которых один из трёх параметров (давление, объём или температура) остаётся постоянным. В таблице представлены основные газовые законы, применяемые для расчёта параметров газа при изопроцессах.

Формулы: изопроцессы

Что находим	Формула	Обозначения и единицы СИ
Закон Бойля — Мариотта (изотермический процесс)	p·V = const p₁·V₁ = p₂·V₂ p₂ = p₁·V₁/V₂ V₂ = p₁·V₁/p₂	p — давление газа, Па V — объём газа, м³ p₁ — начальное давление газа, Па p₂ — конечное давление газа, Па V₁ — начальный объём газа, м³ V₂ — конечный объём газа, м³ const — постоянная величина при неизменной температуре и постоянной массе газа
Закон Гей-Люссака (изобарный процесс)	V/T = const V₁/T₁ = V₂/T₂ V₂ = V₁·T₂/T₁ T₂ = T₁·V₂/V₁	V — объём газа, м³ T — абсолютная температура газа, К V₁ — начальный объём газа, м³ V₂ — конечный объём газа, м³ T₁ — начальная абсолютная температура газа, К T₂ — конечная абсолютная температура газа, К const — постоянная величина при неизменных давлении и массе газа
Закон Шарля (изохорный процесс)	p/T = const p₁/T₁ = p₂/T₂ p₂ = p₁·T₂/T₁ T₂ = T₁·p₂/p₁	p — давление газа, Па T — абсолютная температура газа, К p₁ — начальное давление газа, Па p₂ — конечное давление газа, Па T₁ — начальная абсолютная температура газа, К T₂ — конечная абсолютная температура газа, К const — постоянная величина при неизменных объёме и массе газа
Уравнение Клапейрона (для данной массы идеального газа)	p·V/T = const p₁·V₁/T₁ = p₂·V₂/T₂	p — давление газа, Па V — объём газа, м³ T — абсолютная температура газа, К p₁ — начальное давление газа, Па V₁ — начальный объём газа, м³ T₁ — начальная абсолютная температура газа, К p₂ — конечное давление газа, Па V₂ — конечный объём газа, м³ T₂ — конечная абсолютная температура газа, К const — постоянная величина для данной массы идеального газа
Связь температуры по шкалам Цельсия и Кельвина	T = t + 273 t = T − 273	T — абсолютная температура, К t — температура по шкале Цельсия, °C

Когда какую формулу применять

Изотермический процесс: температура постоянна. Используй закон Бойля — Мариотта, если нужно найти давление или объём газа. При уменьшении объёма давление увеличивается.
Изобарный процесс: давление постоянно. Используй закон Гей-Люссака для определения изменения объёма при изменении температуры.
Изохорный процесс: объём постоянен. Используй закон Шарля для расчёта изменения давления при изменении температуры.
Если одновременно изменяются давление, объём и температура, используй объединённый газовый закон (уравнение Клапейрона) для данной массы газа.
Температуру обязательно переводи в кельвины: T = t + 273. Не подставляй температуру в градусах Цельсия непосредственно в газовые законы. Давление выражай в паскалях, объём — в кубических метрах.

Пример решения задачи

При постоянном давлении газ занимал объём 2 м³ при температуре 300 К. Затем его нагрели до температуры 450 К. Какой объём будет занимать газ после нагревания?

Дано:

V₁ = 2 м³

T₁ = 300 К

T₂ = 450 К

p = const

Найти: V₂

Решение:

Процесс изобарный, поэтому применяем закон Гей-Люссака:

V₁/T₁ = V₂/T₂

Выразим конечный объём:

V₂ = V₁·T₂/T₁

Подставим значения:

V₂ = 2·450/300 = 3 м³

Ответ: 3 м³