В случае системы идеального газа можно выделить такие частные типы процессов, в которых постоянна какая-либо из термодинамических величин.
Некоторые (но не все!) соотношения, получаемые для них, могут быть распространены и на другие системы — например, растворы.
1. Изотермические процессы (идут при постоянной температуре: Т — const).
а) Для их осуществления расширение или сжатие газа надо сочетать с подведением или забором теплоты — так, чтобы температура газа оставалась постоянной.
б) Согласно (1.2, с), для идеального газа внутренняя энергия зависит только от температуры. Следовательно, при Т = const
Таким образом, при изотермическом расширении газа вся подводимая извне теплота трансформируется в работу газа, а при сжатии газа отводимая теплота равна работе, совершаемой над газом.
Конкретная величина работы и теплоты зависит от способа проведения процесса, что выражается формулами (1.4) и (1.6).
в) Но соотношения (1.8, а–б) справедливы только для идеального газа.
Представим химическую реакцию в изотермических условиях. Здесь внутренняя энергия системы уже, как правило, изменяется, так что
2. Изобарные процессы (идут при постоянном давлении, Р = const).
а) Вот пример изобарного процесса: нагревают газ, который, сохраняя свое давление, расширяется и совершает работу против постоянного внешнего давления.
б) В силу того, что внешнее и внутреннее давления при этом все время одинаковы, процесс является обратимым.
в) А благодаря постоянству давления величина работы против него не зависит от способа совершения процесса:
т.е. определяется только начальным и конечным состояниями системы ?V. Следовательно, работа является функцией состояния.
г) Отсюда вытекает, что и теплота изобарного процесса является функцией состояния:
Данный вывод можно распространить на любую систему, если в ней в ходе изобарного процесса не совершается никакой иной работы, как против давления.
3. Изохорные процессы (V = const).
Пример — нагревание газа под зафиксированным поршнем.
Естественно, что работа при этом не совершается:
Получается, что и здесь теплота — функция состояния, поскольку таковой является равная ей величина Е .
4. Адиабатические процессы — это процессы, при которых исключен теплооб¬мен системы с окружающей средой:
В этих случаях функцией состояния становится работа.