Adiabatiese verwarming: wat is, werk, voorbeelde en volledige FEITE


In Adiabaties verhitting, 'n saak word verhit sonder om enige hitte by die stelsel te voeg, verhitting is bloot te wyte aan die saampersing van volume van die materie.

Wanneer 'n gas deur adiabatiese prosesse saamgepers word net soos in 'n dieselenjin se silinder waar die gas onder druk geplaas word en as gevolg van die werk wat deur die omgewing verrig word, styg die temperatuur van die gas binne die silinder en staan ​​die proses bekend as Adiabatiese Verhitting.

Adiabatiese prosesse is dié waarin daar geen hitte-oordrag tussen die sisteem en die omliggende is nie. Adiabatiese prosesse is oor die algemeen sigbaar in gasse. As gevolg van adiabatiese verhitting neem die temperatuur van gas toe met die toename in druk.

Wat is adiabatiese verwarming

Verhoging of afname in temperatuur sonder om hitte by te voeg of te verwyder, word adiabatiese verhitting of verkoeling genoem.

Adiabaties Verhitting is 'n effek van Toename in interne energie van die stelsel as gevolg van PdV-werk wat deur die omgewing op die stelsel gedoen word. Adiabatiese Verhitting is ook moontlik in 'n isochoriese proses

Dit kan gedemonstreer word in 'n stelsel met stewige mure wat ondeurdringbaar is vir hitte.

In die isochoriese sisteem aangesien die wande styf is, is PdV-werk nul of die sisteemdruk konstant en geen verandering in volume vind plaas nie. Oorweeg nou 'n viskose vloeistof is teenwoordig in 'n stelsel met rigiede en termies geïsoleer muur, word die energie van die omgewing verskaf deur die viskose vloeistof te roer. Aangesien die roering 'n toename in temperatuur van die vloeistof tot gevolg het, wat sy interne energie verhoog.  

Die praktiese toepassing van Adiabatiese Verhitting word waargeneem in 'n dieselenjin waar deur kompressie die brandstofdamptemperatuur voldoende verhoog word om dit aan die brand te steek..

In die algemeen Adiabatiese proses is 'n termodinamiese proses waar geen hitte-oordrag nie vind plaas tussen die sisteem en omgewing. Om hitte-interaksie te voorkom, word die hele stelsel behoorlik geïsoleer of die proses word so vinnig gedoen sodat daar nie tyd is vir enige hitte-oordrag om plaas te vind nie, al is daar geen termiese isolasie nie.

Lug is 'n mengsel van verskillende gasse, ondergaan beide Adiabatiese Verhitting en Verkoeling. As 'n gas tydens 'n adiabatiese proses saamgepers word, styg die temperatuur wat op adiabatiese verhitting dui. Inteendeel, as die gas tydens die adiabatiese proses uitgebrei word, gaan die temperatuur af, verwys na Adiabatiese Verkoeling. Ons kan beide Adiabatiese Verhitting en Verkoeling in die natuur duidelik sien.

adiabatiese verhitting

Image krediet: desertmysteries.wordpress.com

In die bostaande figuur kan ons sien Adiabatiese Verkoeling of Verhitting van lug vind plaas as gevolg van uitsetting en samedrukking van gasse waar nie hitte verkry of verlore gaan nie as gevolg van 'n gebrek aan tyd vir hitte-uitruiling.

Waar vind adiabatiese verhitting plaas?

Vir adiabatiese verhitting om plaas te vind, moet die stelsel so ontwerp word dat daar geen hitteverlies vanaf die stelsel is wanneer werk aan die stelsel deur die omgewing gedoen word nie.

'n Ware adiabatiese verhitting is dus moontlik wanneer die stelsel termies van die omgewing geïsoleer word en energie by die stelsel gevoeg word. Hierdie werk kan 'n drukvolume-werk of 'n wrywingswerk wees.

In werklike situasies kan hierdie toestand voorkom as die PV-werk wat gedoen word so vinnig is dat min of geen tyd beskikbaar is vir die hitte-oordrag om van die stelsel na die omgewing plaas te vind nie.

An voorbeeld van so 'n proses word waargeneem in 'n 4-stok kompressie-ontsteking dieselenjin, waar die kompressie proses so vinnig plaasvind dat geen tyd beskikbaar is vir hitteverlies om na die omgewing plaas te vind nie. Die gevolglike adiabatiese temperatuurstyging is so vinnig en so hoog dat dit tot outomatiese ontsteking van die brandstof lei.

Wat is die proses van adiabatiese verhitting?

Die proses van adiabatiese verhitting vind plaas wanneer daar deur die omgewing aan die sisteem gewerk word.

Vir die proses van adiabatiese verhitting om plaas te vind, is daar twee maniere waarop energie omgeskakel kan word om in 'n 'adiabaties geïsoleerde' sisteem te werk. Een is waar die pdv-werk van kompressie op die stelsel gedoen word.

 Die saampersingsproses hier word as wrywingloos beskou en die vloeistof wat saamgepers word het geen viskositeit nie. Hierdie tipe werk wat gedoen word, word ook isentropies genoem aangesien geen entropie binne die sisteem geproduseer word nie. Die tweede tipe proses is isochoriese verhitting van vloeistof in 'n houer met rigiede wande.

 Die vloeistof wat hier beskou word, is hoogs viskeus en verhitting word verkry deur die vloeistof te roer deur 'n eksterne energiebron te verskaf. Hier, aangesien die mure styf en adiabaties geïsoleer is, word daar geen pdv-werk gedoen nie en hitte wat ontwikkel word deur die viskose vloeistof te roer, lei tot toename in temperatuur of adiabatiese verhitting.

Word hitte geabsorbeer in adiabatiese proses?

Adiabatiese proses is die een waar óf daar geen bron van hitte-afvoer na die omgewing is nie óf dit is perfek geïsoleer. In 'n ideale adiabatiese proses is daar dus geen absorpsie van hitte nie.

Vir 'n adiabatiese proses, die eerste wet van termodinamika verander in: 

dU= -PdV as dQ=0

Hier,

dU is interne energie

PdV is druk Volume werk gedoen

dQ is hitte-oordrag met die omgewing.

Hoe weet jy of 'n proses adiabaties is?

Adiabatiese proses is 'n ideale proses en kan nie in die werklike lewe bereik word nie. Die prosesse in die werklike lewe kan slegs ongeveer adiabaties wees.

In termodinamika, vir 'n proses om adiabaties te wees, moet die stelsel ondeurdringbaar wees vir hitte. Die energie-oordrag tussen die sisteem en die omgewing in a adiabatiese proses is slegs moontlik deur werk.  

In werklikheid is hierdie toestand moeilik om te bereik. As 'n proses egter baie vinnig uitgevoer word sodat daar nie tyd beskikbaar is vir hitte om te versprei nie, kan die proses as ongeveer adiabaties bestempel word. Hier is rapid kwalitatief en nie kwantitatief nie.

As die tydskaal waartydens die proses plaasvind klein genoeg is vir 'n onbeduidende hoeveelheid energie om verlore te gaan in vergelyking met die wins of verlies van interne energie van die sisteem terwyl daar op of deur die sisteem gewerk word, kwalifiseer die proses om 'n adiabatiese proses genoem te word. 'n Voorbeeld van die werklike lewe adiabatiese proses is afkoeling van warm magma soos dit van onder die aardoppervlak opstyg.

Adiabatiese Verhittingsvergelyking

In Adiabatiese Verhitting is die verandering in temperatuur van die stelsel hoofsaaklik as gevolg van interne veranderinge wat plaasvind.

Wat is die verskil tussen adiabatiese verhitting en verkoeling?

Beide Adiabatiese Verhitting en Verkoeling kom gereeld voor in 'n konvektiewe atmosferiese stroom.

Groot verskille tussen hierdie twee verskynsels word hieronder gelys:

Adiabatiese verwarmingAdiabatiese verkoeling
'n Temperatuurstyging van gas word waargeneem in Adiabatiese Verhitting.'n Temperatuurdaling word waargeneem tydens Adiabatiese Verkoeling.
Lug sink en druk saam.Lug styg en brei uit.
As gevolg van hoë molekulêre botsing styg temperatuur.As gevolg van minder molekulêre botsing neem temperatuur af.
  

Adiabatiese selfverhitting

As gevolg van oksidasie het sommige materiale 'n affiniteit met selfverhitting.

Adiabatiese selfverhitting is die gevolg van oksidasie van 'n materiaal, as die hitte wat tydens oksidasie gegenereer word vinniger is as die tempo waarteen dit na die omliggende verdryf word, lei selfverhitting. Die hitte wat geproduseer word, verhoog die temperatuur wat die oksidasieproses verbeter totdat die selfontbrandingstemperatuur bereik word.

Een van die algemene voorbeelde van selfverhitting wat in die natuur waargeneem word, is spontane verbranding van steenkool.

Selfverhitting of spontane verbranding van steenkool is te wyte aan die interaksie daarvan met suurstof en sy onvermoë om die hitte wat in hierdie reaksie gegenereer word, te verdryf.

Adiabatiese verwarming voorbeeld

Adiabatiese verhitting vind plaas as 'n ideale gas in 'n silinder saamgepers word wat perfek geïsoleer is. Die bogenoemde voorbeeld is vir ideaal gas maar die formules wat op die bogenoemde aanname afgelei is, kan in baie dae tot toepassings prakties gebruik word.  

Voorbeelde van adiabatiese verwarming is:

  • Die kompressieslag van 'n dieselenjin waar die mengsel van diesel en lug saamgepers word wat lei tot styging in temperatuur van die mengsel wat outomatiese ontsteking veroorsaak. Die stap vind so vinnig plaas dat daar nie tyd beskikbaar is vir aansienlike verlies van die omgewing nie.
  • Nog 'n voorbeeld van adiabatiese verhitting is die verhitting van lugpakkie in atmosfeer soos dit vinnig teen 'n bergvlak afgly. Die geleidelike toename in atmosferiese druk soos die lugpakkie daal, lei tot afname in die volume en toename van sy interne energie. Alhoewel die stelsel nie geïsoleer is nie, omdat die massa lug hierdie hitte baie stadig na die omgewing kan uitstraal, is die proses feitlik adiabaties.

Sangeeta Das

Ek is Sangeeta Das. Ek het my Meestersgraad in Meganiese Ingenieurswese voltooi met spesialisering in IC-enjin en motors. Ek het ongeveer tien jaar ondervinding wat die industrie en akademie insluit. My belangstellingsgebied sluit IC-enjins, aërodinamika en vloeistofmeganika in. Jy kan my bereik by https://www.linkedin.com/in/sangeeta-das-57233a203/

Onlangse plasings