15. Kinetyczna teoria gazów i termodynamika I
• Spis treści  
• Średnia droga swobodna  
•   Pierwsza zasada termodynamiki

15.6 Rozprężanie izotermiczne i adiabatyczne

  Rozprężanie się gazu zamkniętego w cylindrze z ruchomym tłokiem zostało szeroko wykorzystane w konstrukcji silników. Rozpatrzymy teraz dwa zwykle występujące procesy tj. rozprężanie izotermiczne i rozprężanie adiabatyczne.

Rozprężanie izotermiczne

Przy rozprężaniu izotermicznym trzeba utrzymywać stałą temperaturę ścian cylindra; więc tłok musi poruszać się wolno, żeby gaz mógł pozostawać w równowadze termicznej ze ściankami cylindra. Ponieważ T = const., więc dU = 0. Stąd, na podstawie pierwszej zasady termodynamiki, otrzymujemy warunek , a dalej

gdzie, na podstawie równania stanu gazu doskonałego, podstawiono .

Rozprężanie adiabatyczne

Często w silnikach nie są spełnione warunki rozprężania izotermicznego bo tłok porusza się bardzo szybko i nie ma dość czasu na przepływ ciepła pomiędzy gazem a ścianami cylindra. Taką przemianę zachodzącą bez wymiany ciepła z otoczeniem nazywamy przemianą adiabatyczną . Oznacza to, że dQ = 0 i pierwsza zasada termodynamiki przyjmuje postać . Równanie to można przekształcić do postaci  Więcej o ... 

gdzie . Równanie to nosi nazwę równania Poissona dla przemiany adiabatycznej. Z tego równania i równania stanu gazu doskonałego wynika, że w przemianie adiabatycznej zmieniają się wszystkie parametry stanu gazu: p, V i T.