Термодинамический Симулятор

Введение в термодинамику

Термодинамика — это раздел физики, изучающий процессы преобразования энергии, связанные с теплом, работой и внутренними свойствами систем. Основное внимание уделяется газам, которые подчиняются уравнению состояния идеального газа:

P · V = n · R · T

где P — давление (Па), V — объем (м³), n — количество молей газа, R = 8.314 Дж/(моль·К) — универсальная газовая постоянная, T — температура (К).

Наш симулятор позволяет моделировать четыре основных термодинамических процесса, визуализируя их в виде 3D (P-V-T) и 2D (P-V, P-T, V-T) диаграмм. Ниже описаны эти процессы.

Термодинамические процессы

Изотермический процесс

Процесс, при котором температура газа остается постоянной (T = const). Давление и объем связаны уравнением:

P · V = const

Работа газа рассчитывается как:

W = n · R · T · ln(V₂ / V₁)

Пример: сжатие или расширение газа в цилиндре при постоянной температуре окружающей среды.

Адиабатический процесс

Процесс, при котором нет теплообмена с окружающей средой (Q = 0). Давление, объем и температура связаны уравнением:

P · Vⁿ = const или T · Vⁿ⁻¹ = const

где γ — показатель адиабаты. Работа газа:

W = (P₂ · V₂ - P₁ · V₁) / (1 - γ)

Пример: быстрое сжатие газа в двигателе внутреннего сгорания.

Изохорический процесс

Процесс, при котором объем газа остается постоянным (V = const). Давление и температура связаны уравнением:

P / T = const

Работа газа равна нулю, так как нет изменения объема:

W = 0

Пример: нагрев газа в жестком сосуде.

Изобарический процесс

Процесс, при котором давление газа остается постоянным (P = const). Объем и температура связаны уравнением:

V / T = const

Работа газа рассчитывается как:

W = P · (V₂ - V₁)

Пример: расширение газа в цилиндре при постоянном давлении.

Как использовать симулятор

Наш симулятор позволяет моделировать термодинамические процессы и визуализировать их в виде интерактивных диаграмм. Чтобы начать:

Зарегистрируйтесь или войдите в систему, чтобы сохранить историю ваших расчетов.
Перейдите в раздел «Создать график».
Выберите тип процесса (изотермический, адиабатический, изохорический или изобарический).
Введите начальные параметры (давление, объем, температура, количество молей и т.д.).
Нажмите «Создать графики», чтобы увидеть результаты в виде 3D (P-V-T) и 2D (P-V, P-T, V-T) диаграмм.
В профиле вы можете просмотреть историю расчетов, отфильтровать их по типу процесса и отсортировать по дате или работе.

Симулятор помогает студентам и исследователям лучше понять термодинамические процессы через интерактивную визуализацию. Попробуйте прямо сейчас!

Начать моделирование