Какие параметры изменяются при расширении воздуха массой 1 кг от начального давления p1 = 0,7 МПа и начальной

Для того чтобы решить эту задачу, давайте рассмотрим каждый процесс по отдельности.

1. Изохорный процесс:
В изохорном процессе объем газа остается постоянным (\(v_1 = v_2\)). Так как газ расширяется без совершения работы и без обмена теплом с окружающей средой, его теплоемкость при постоянном объеме равна нулю ( \(Q = 0\)).
Тогда изменение энтропии газа в изохорном процессе будет определяться формулой:
\(\Delta S_1 = C_v \ln{\left(\frac{T_2}{T_1}\right)}\),
где \(C_v\) - молярная теплоемкость воздуха при постоянном объеме.

2. Изотермический процесс:
В изотермическом процессе температура газа остается постоянной (\(t_1 = t_2\)). Из уравнения состояния идеального газа \(pV = nRT\) следует, что давление и объем в изотермическом процессе связаны соотношением:
\(p_1v_1 = p_2v_2\).
Также, поскольку газ совершает работу при расширении, а также получает от окружающей среды определенное количество теплоты (\(Q\)), его изменение энтропии определяется формулой:
\(\Delta S_2 = nR\ln{\left(\frac{v_2}{v_1}\right)}\),
где \(R\) - газовая постоянная воздуха, равная \(R = C_p - C_v\), \(C_p\) - молярная теплоемкость воздуха при постоянном давлении.

3. Адиабатический процесс:
Адиабатический процесс - это процесс без обмена теплом с окружающей средой (\(Q = 0\)). Так как газ не получает теплоты и не совершает работы, его изменение энтропии определяется формулой:
\(\Delta S_3 = C_p \ln{\left(\frac{v_2}{v_1}\right)}\),
где \(C_p\) - молярная теплоемкость воздуха при постоянном давлении.

4. Политропический процесс:
В политропическом процессе работа газа связана с изменением его объема и давления, а также обменом теплотой с окружающей средой. Связь между параметрами определяется уравнением политропы:
\(p_1v_1^n = p_2v_2^n\).
Энтропия газа в политропическом процессе определяется формулой:
\(\Delta S_4 = \frac{n}{n - 1}R\ln{\left(\frac{v_2}{v_1}\right)}\).

Теперь, рассчитаем значения параметров и визуализируем процессы на графиках.