Adiabatiese voorbeeld: gedetailleerde voorbeelde oor adiabatiese proses, adiabatiese stelsel, feite


Hierdie artikel bespreek in detail oor die adiabatiese voorbeeld wat voorbeelde van adiabatiese proses beteken. 'n Adiabatiese proses is een van die vele belangrike termodinamiese prosesse.

Die term adiabaties beteken geen hitte- en massa-oordrag nie. In 'n adiabatiese proses vind geen hitte- of massa-oordrag oor die wande of grens van sisteem plaas nie.

Wat is 'n adiabatiese proses?

An adiabatiese proses is 'n tipe termodinamiese proses waarin daar geen hitte- en massa-oordrag tussen die sisteem en sy omgewing is wat geen hoeveelheid hitte of massa die sisteem kan verlaat of binnegaan nie.

Die energie-oordrag vanaf 'n adiabatiese sisteem vind plaas in die vorm van werk wat verrig word. Oordrag van hitte word verbied deur die adiabatiese mure van die stelsel. Die werkvloeistof binne die stelsel kan werk verrig deur die wande van die stelsel heen en weer of op en af ​​te beweeg. Byvoorbeeld suier.

Wiskundig kan 'n adiabatiese proses voorgestel word as-

Del Q= 0 en Del m = 0

Waar Q verteenwoordig hitte-oordrag

en

m verteenwoordig massa-oordrag

Wat word werk gedoen in adiabatiese proses?

Min parameters is nodig om die werk wat gedoen is te bereken adiabatiese proses. Hierdie parameters is spesifieke verhouding, begin- en eindtemperature van die proses of begin- en einddrukwaardes van die proses.

Wiskundig,

Werk gedoen in adiabatiese stelsel word gegee deur-

W = R/1-γ x (T2 - T1)

waar,

Y is die spesifieke hitteverhouding

R is die universele gaskonstante

T1 is die temperatuur voor die aanvang van adiabatiese proses

T2 verteenwoordig temperatuur na voltooiing van adiabatiese proses

Toepassings van adiabatiese aannames

eerste wet van termodinamika vir 'n geslote sisteem kan geskryf word as, dU=QW. Waar, U die interne energie van die stelsel is, Q die hitte-oordrag is en W die werk wat deur die stelsel of op die stelsel verrig is.

  • As die stelsel stewige mure het, kan volume nie verander word nie, dus W=0. En die mure is nie adiabaties nie, dan word die energie in terme van hitte bygevoeg sodat die temperatuur styg.
  • As die stelsel rigiede wande het sodat druk en volume nie verander nie, kan die sisteem isochoriese proses vir energie-oordrag ondergaan. Ook in hierdie geval styg die temperatuur.
  • As stelsel adiabatiese wande en rigiede wande het, word die energie bygevoeg in nie-viskose, wrywinglose drukvolumewerk waar geen faseverandering plaasvind nie en slegs temperatuur styg, dit word as isentropiese proses (of konstante entropieproses) genoem. Dit is 'n ideale proses of omkeerbare proses.
  • As die mure nie adiabaties is nie, vind hitte-oordrag plaas. Dit lei tot 'n toename in ewekansigheid van die stelsel of entropie van die stelsel.

Voorbeeld van adiabatiese prosesse

Die temperatuur van gas neem toe wanneer adiabatiese saampersing plaasvind en temperatuur van die gas neem af wanneer adiabatiese uitsetting plaasvind.

Gedetailleerde bespreking word gegee oor adiabatiese verkoeling en adiabatiese verhitting in onderstaande afdeling.

Adiabatiese verkoeling– Wanneer die druk van 'n adiabatiese geïsoleerde stelsel verlaag word, sit die gas uit wat veroorsaak dat die gas werk op die omgewing doen. Dit lei tot afname in temperatuur. Hierdie verskynsel is verantwoordelik vir die vorming van lensvormige wolke in die lug.

Adiabatiese verhitting- Wanneer daar op 'n adiabatiese geïsoleerde sisteem gewerk word, neem die druk van die sisteem toe en dus neem die temperatuur toe. Adiabatiese verhitting vind sy toepassings in dieselenjin tydens die kompressie slag om die brandstofdamptemperatuur genoeg te verhoog om dit aan die brand te steek.

Voorbeeld van adiabatiese kompressie

Kom ons veronderstel data van petrolenjin tydens sy kompressieslag as-

Ongecomprimeerde volume silinder - 1 L

Spesifieke hitte verhouding-7/5

Kompressieverhouding van enjin- 10:1

Temperatuur van ongecomprimeerde gas- 300K

Druk van ongecomprimeerde gas- 100kpa

Bereken die finale temperatuur na adiabatiese kompressie.

Die oplossing vir bogenoemde probleem kan gegee word as-

P1V1γ = C = 6.31Pa.m.21 / 5

Ook,

P2V2γ = C = 6.31Pa.m.21 / 5 = P x (0.0001m3)7 / 5

Die finale temperatuur kan dus gevind word deur die vergelyking hieronder gegee-

T = PV/konstante = 2.51 x 106 x 10-4m3/0.333Pa.m3K-1

Plot van adiabate

Adiabat is die kromme van konstante entropie op PV-diagram. Y-as dui op druk, P- en X-as dui op volume, V.

  • Soortgelyk aan isoterme, benader adiabate ook P- en V-as asimptoties.
  • Elke isoterm en adiabat sny een keer.
  • Beide isoterm en adiabat lyk soortgelyk behalwe tydens vrye uitsetting waar 'n adiabat steiler helling het.
  • Adiabats is oos-noordoos as isoterme in noordoostelike rigting is.

Die adiabate kan in die diagram hieronder getoon word-

adiabatiese
Beeld: Grafiek wat adiabat en isoterm wys

Image krediete: AugPiEntropie en tempCC BY-SA 3.0

Rooi krommes verteenwoordig isoterme en swart krommes verteenwoordig adiabate.

Voorbeelde van adiabatiese prosesse in die industrie

Daar is verskeie plekke waar adiabatiese proses kan plaasvind. Die voorbeelde van adiabatiese proses is soos hieronder gegee-

  • Die vrystelling van lug uit 'n pneumatiese band is 'n voorbeeld van gaskompressie met hitte-opwekking.
  • Spuitkoppe, kompressors, en turbines gebruik adiabatiese doeltreffendheid vir hul ontwerp. Dit kan beskou word as die belangrikste toepassings van adiabatiese proses. 
  • Ossillerende slinger in 'n vertikale vlak is 'n perfekte voorbeeld van adiabatiese proses.
  • Kwantumharmoniese ossillator is ook 'n voorbeeld van adiabatiese proses of stelsel.
  • Icebox verhoed dat hitte die stelsel binnekom of verlaat. Dit is ook 'n voorbeeld van adiabatiese stelsel.

Verskil tussen isotermiese en adiabatiese proses

Die verskil tussen isotermiese proses en adiabatiese proses word hieronder gegee-

Isotermiese prosesAdiabatiese proses
 Isotermiese proses is 'n proses waarin die temperatuur van die sisteem nie verander nie. Die hele proses vind plaas by 'n konstante temperatuur.Adiabatiese proses is 'n termodinamiese proses waarin geen hitte-oordrag tussen sisteem en omgewing plaasvind nie, wat beteken dat daar geen hitte-uitruiling oor die wande van die stelsel plaasvind nie.
Werk gedoen is as gevolg van netto hitte-oordrag in die stelsel. Werk gedoen is as gevolg van netto interne energie verander binne die stelsel.
Temperatuur kan nie verander word nie.Temperatuur kan verander in adiabatiese proses.
Hitte-oordrag kan plaasvind.Hitte-oordrag kan nie plaasvind nie.
Tabel: Verskil tussen isotermiese proses en adiabatiese proses

Wat gebeur wanneer 'n silinder wat hoëdrukgas bevat ontplof?

Wanneer 'n silinder wat gas bevat, hoëdrukgas ontplof. Die ondergaan twee tipes veranderinge. Hulle is-

  • Onomkeerbare adiabatiese verandering.
  • Die temperatuur van die gas neem af as gevolg van uitsetting.

Druk-temperatuur verhouding vir 'n adiabatiese proses

Druk en temperatuur word met mekaar verwant deur die vergelyking wat in onderstaande afdeling bespreek word.

Die verband tussen druk en temperatuur maak dit vir ons makliker om temperatuur te bereken as drukpunte gegee word of druk as temperatuurpunte gegee word.

Die verband tussen temperatuur en druk word gegee deur-

T2/T1 = (P2/P1)γ-1/γ

Waar, T2 is die finale temperatuur na die proses

T1 is die temperatuur voor adiabatiese proses

P2 is die finale druk

P1 is die aanvanklike druk

Abhishek

Hi ....Ek is Abhishek Khambhata, het B. Tech in Meganiese Ingenieurswese gevolg. Deur vier jaar van my ingenieurswese het ek onbemande vliegtuie ontwerp en gevlieg. My sterkpunt is vloeimeganika en termiese ingenieurswese. My vierdejaarprojek was gebaseer op die prestasieverbetering van onbemande vliegtuie wat sonkragtegnologie gebruik. Ek wil graag met eendersdenkende mense kontak maak.

Onlangse plasings