1. Изобарный процесс. Работа газа.

Пусть в цилиндре с незакрепленным невесомым поршнем находится идеальный газ (рис.). Нагреем его, сообщив газу количество теплоты Q. Поскольку поршень не закреплен, давление газа р постоянно и равно атмосферному. При нагревании на T происходит изобарное расширение газа и его объем увеличивается на V = Sh (где S - площадь поршня, h - высота поднятия поршня). Работа расширения газа А = Fh = pSh = рV.

Эта формула для работы газа справедлива не только для изобарного процесса, но и для любого процесса, в котором объем газа изменяется на сколь угодно малую величину V.

При изобарном процессе количество теплоты, сообщаемое газу, расходуется как на его нагревание (т. е. на увеличение внутренней энергии), так и на работу расширения, которую газ совершает против сил внешнего давления. Поэтому первый закон термодинамики для изобарного процесса записывают в виде Q=A+U.

При изобарном нагревании газа на T его объем увеличивается на V. Работа газа при изобарном расширении может быть найдена как . В любом другом процессе работа газа может быть найдена как площадь под графиком процесса в р, V координатах. Из формулы для работы газа следует, что газовая постоянная численно равна работе которую совершает 1 моль идеального газа при изобарном нагревании на 1 К.

В результате для изобарного процесса можно записать:

.

Из этой записи следует, что молярная теплоемкость газа при постоянном давлении:

.