Paineetilavuuskäyrän

Paineetilavuuskäyrä, suomeksi paine-tilavuus-käyrä, on fysiikassa ja insinööritieteissä käytettävä graafinen esitys kaasun paineen ja tilavuuden välisestä suhteesta tietyssä prosessissa. Käyrä kuvaa, miten kaasun paine muuttuu, kun sen tilavuus muuttuu, tai päinvastoin. Erityisesti se on hyödyllinen termodynamiikassa, jossa se auttaa visualisoimaan ja laskemaan työn määrää, jonka kaasu tekee tai jonka tekemiseksi siihen vaikutetaan.

Paineetilavuuskäyrän muoto riippuu prosessin luonteesta. Yleisimpiä prosesseja ovat isoterminen prosessi, jossa lämpötila pysyy vakiona, adiabaattinen prosessi, jossa lämpövuorovaikutusta ympäristön kanssa ei tapahdu, isobaarinen prosessi, jossa paine pysyy vakiona, ja isokoorinen prosessi, jossa tilavuus pysyy vakiona. Jokaiselle näistä prosesseista on ominaista tietty matemaattinen riippuvuus paineen ja tilavuuden välillä, joka ilmenee käyrän muotona.

Paineetilavuuskäyrän ala kaasuprosessin aikana edustaa kaasun tekemää työtä. Jos käyrä nousee vasemmalta oikealle, kaasu tekee työtä. Jos käyrä laskee vasemmalta oikealle, työtä tehdään kaasun hyväksi. Monimutkaisemmissa syklisissä prosesseissa, kuten moottoreiden toiminnassa, useiden paineetilavuuskäyrien muodostama suljettu silmukka kuvaa kokonaistyötä, joka suoritetaan yhden syklin aikana. Käyrä on keskeinen työkalu termodynaamisten järjestelmien analysoinnissa ja optimoinnissa.