एक आदर्श गैस के समतापीय और मुक्त प्रसार की व्याख्या कीजिए।

(N/A) निर्वात में एक आदर्श गैस के समतापीय $(T ={\text{स्थिरांक}})$ प्रसार के लिए,बाह्य दाब $(p_{ex})$ $0$ होता है। चूंकि किया गया कार्य $w = -p_{ex} \Delta V$ है,इसलिए $w = 0$ होता है।
ऊष्मागतिकी के प्रथम नियम के अनुसार,$\Delta U = q w$। एक आदर्श गैस के लिए,आंतरिक ऊर्जा $(U)$ केवल तापमान का फलन है। अतः,समतापीय प्रक्रिया के लिए $\Delta U = 0$। परिणामस्वरूप,$q = -w = 0$।
अन्य समतापीय प्रक्रियाओं के लिए:
$1$. समतापीय अनुत्क्रमणीय परिवर्तन के लिए: $q = -w = p_{ex}(V_f - V_i)$।
$2$. समतापीय उत्क्रमणीय परिवर्तन के लिए: $q = -w = nRT \ln \frac{V_f}{V_i} = 2.303 nRT \log \frac{V_f}{V_i}$।
$3$. रुद्धोष्म (adiabatic) परिवर्तन के लिए: $q = 0$,इसलिए $\Delta U = w_{ad}$।