Przemiana termodynamiczna gazów i pary wodnej

Przemiana termodynamiczna, ciągła zmiana w czasie termodynamicznego stanu układu fizycznego od stanu początkowego A do końcowego B; jeśli wszystkie stany pośrednie układu można uważać za stany równowagi termodynamicznej, to proces termodynamiczny jest zw. równowagowym ( kwazistatycznym), jeśli jest inaczej, to proces jest zw. nierównowagowym (niekwazistatycznym).
Proces termodynamiczny przebiegający od A do B, dla którego jest możliwe przejście odwrotne (od B do A) układu wraz z otoczeniem przez te same stany pośrednie, nosi nazwę odwracalnego, a proces termodynamiczny, dla którego przejście takie nie jest możliwe ? nieodwracalnego; przy braku tarcia stat. procesy równowagowe są zawsze odwracalne, a procesy nierównowagowe ? zawsze nieodwracalne. Procesy rzeczywiste ze względu na towarzyszące im tarcie, dyfuzję, wymianę ciepła z otoczeniem itp. mogą być tylko w przybliżeniu procesami odwracalnymi (transportu proces).
Czynniki robocze w maszynach i urządzeniach cieplnych poddaje się różnym procesom zmiany stanu.
Niektóre z tych procesów mogą mieć pewne szczególne właściwości, np. jeden z termodynamicznych parametrów stanu może być podczas przemiany stały (izoproces) lub też mogą być narzucone pewne warunki przeprowadzania procesu. Na przykład, proces może przebiegać adiabatycznie, tzn. bez przepływu energii w postaci ciepła między czynnikiem roboczym a otoczeniem. Takie przemiany, zwane czasami charakterystycznymi, są oczywiście pewną idealizacją procesów rzeczywistych co najmniej pod dwoma względami.
Po pierwsze, w procesach rzeczywistych warunki określające charakter przemiany zwykle są zachowane jedynie w przybliżeniu. Na przykład, proces ściśle adiabatyczny jest jedynie idealizacją teoretyczną, nie ma bowiem doskonałych izolacji cieplnych, które uniemożliwiałyby całkowicie przepływ energii w postaci ciepła z czynnika termodynamicznego do otoczenia lub odwrotnie.
Zatem rzeczywisty proces adiabatyczny jest procesem ąuasi-adiabatycznym, zbliżonym do adiabatycznego.
Po drugie, procesy rzeczywiste są zawsze (co najmniej w pewnej mierze) nieodwracalne. Jak już mówiliśmy przemiany odwracalne stanowią jednak istotny przypadek graniczny, idealny, dla procesów rzeczywistych i ich znajomość pozwala na przybliżone przewidywanie przebiegu przemian rzeczywistych.
Wiemy już, że najprostszymi przemianami charakterystycznymi są procesy:
izotermiczny (T = const),
izobaryczny (p = const),
izochoryczny (F = const),
procesy adiabatyczne (AQ = 0).

Przemiany termodynamiczne gazów

Gazy są normalnie tak rozrzedzone, że ich masa jest znikoma. Dlatego przy ich opisie zamiast masy posługujemy się pojęciem mola, czyli takiej ilości substancji, której masa równa jest gramocząsteczce danej substancji. Np. mol gazowego wodoru to taka ilość, której masa wynosi 2 g; mol azotu ma masę 28 g, mol tlenu 32 g. Każdy mol zawiera taką samą liczbę cząsteczek, a mianowicie 6,02 ? 1023 cząsteczek. Liczba ta nazywa się liczbą Avogadra. Inną zaletą mola jest to, że w warunkach normalnych (to znaczy przy temperaturze 00 C i ciśnieniu 1013 hPa) jeden mol każdego gazu zajmuje objętość 22,4 litra (1L=10-3 m3). Liczbę moli zwykle oznacza się symbolem n.

q1-2 = l1-2 =lt

Na wykresie ciepła w układzie T-s (rys.1b), izoterma jest odcinkiem linii prostej równoległej do osi odciętych. Ilość ciepła doprowadzonego w czasie tej zmiany oblicza się wg wzoru