Omkeerbare adiabatiese uitbreiding: proses, formule, werk, voorbeeld en volledige FEITE


Hierdie artikel bespreek omkeerbare adiabatiese uitbreiding in detail. 'n Adiabatiese proses is 'n proses waarin die hitte-oordrag oor die wande van die sisteem nie plaasvind nie.

Omkeerbare proses is daardie prosesse wat ideaal is. 'n Mens kan die hele pad terugspoor wat deur die werkvloeistof gevolg is, wat beteken dat as 'n proses 1-2 plaasvind, dit van 2-1 kan gaan om dieselfde pad te volg. Dit beteken dat daar geen verliese binne die stelsel is nie.

Wat is omkeerbare adiabatiese uitbreiding?

Soos hierbo bespreek, is omkeerbare prosesse ideale prosesse en adiabatiese prosesse is dié waarin hitte-oordrag plaasvind nie. Omkeerbare prosesse is oneindig stadig, dit is in 'n suiersilinderrangskikking, die suier beweeg teen 'n baie stadige spoed sodat dit stilstaan.

Omkeerbare adiabatiese uitsetting is die proses waarin die volume van die gas uitsit of toeneem nadat die proses voltooi is. Die temperatuur van die werkvloeistof of die stelsel neem af as gevolg van uitsetting.

Omkeerbare adiabatiese uitbreidingsformule

Die formule vir adiabatiese uitbreiding toon die verband tussen volume en temperatuur. Die temperatuur verminder met toename in volume.

Die formule word hieronder gegee-

T2-T1 = (V1/V2)γ-1/γ

Omkeerbare adiabatiese uitsetting temperatuur

Die temperatuur neem af met toename in volume. In die omkeerbare adiabatiese uitsettingsproses neem die temperatuur dus af.

Die temperatuur in omkeerbare adiabatiese uitsettingsproses neem af met toename in volume. Die verband tussen volume en temperatuur word hierbo bespreek.

Omkeerbare adiabatiese uitbreiding entropie

Entropie is die maatstaf van ewekansigheid of graad van wanorde. Dit is 'n baie belangrike hoeveelheid in termodinamika. Die doeltreffendheid of kwaliteit van enige termodinamiese siklus hang af van entropie.

In omkeerbare adiabatiese uitbreiding is die entropie van die sisteem nul. Vir enige omkeerbare adiabatiese proses bly die entropie van die sisteem nul.

Omkeerbare adiabatiese uitsetting van 'n ideale gas

'n Gas word as ideaal beskou wanneer dit wrywingloos is en geen verliese veroorsaak terwyl enige termodinamiese proses plaasvind. Terwyl probleme in termodinamika hanteer word, word die gas gewoonlik as ideaal beskou vir maklike berekeninge.

Die belangrike formules wat verband hou met ideale gas wanneer dit omkeerbare adiabatiese uitsetting ondergaan, word hieronder gegee-

T2-T1 = (V1/V2)γ-1/γ

en vir druk-temperatuur verhouding,

T2-T1 = (P2/P1)γ-1/γ

Omkeerbare adiabatiese uitbreiding van 'n regte gas

'n Ware gas is nie ideaal van aard nie, dit wil sê hulle gehoorsaam nie die ideale gaswette nie. Hulle toon saamdrukbare effekte, hulle is nie wrywingloos nie, hulle het veranderlike spesifieke hittekapasiteite, ens. Gevolglik is die werk wat deur 'n regte gas verrig word altyd minder as die werk wat deur ideale gas verrig word.

Van Der Wall se vergelyking vir 'n werklike gas word hieronder gegee-

(p + an2/V2)(V – nb) = nRT

Dit is duidelik dat die werk wat verkry word tydens omkeerbare adiabatiese uitsetting van werklike gas baie laer is as dié wat van ideale gas verkry word.

Aannames gemaak vir ideale gas

'n Gas kan nooit ideaal wees nie. Alle gasse is op een of ander manier werklik. Alhoewel, sommige aannames gemaak kan word oor 'n ideale gas wat ons help om 'n idee te kry van hoe ideaal 'n spesifieke gas is. Die aannames gemaak vir ideale gas word hieronder gegee-

  • Geen interdeeltjie-interaksies nie– Die gasatome bots nie met mekaar nie.
  • Wrywingloos– Die gas sal nie deur wrywing in sy hele verloop van termodinamiese proses beïnvloed word nie.
  • Onkompresseerbaar– Die digtheid van die gas bly deurgaans konstant, dit verander nie met verandering in omringende druk of temperatuur nie.
  • Is geneig om te misluk by laer temperature en hoë druk– Dit gebeur omdat die intermolekulêre interaksies op hierdie stadium betekenisvol word.

In praktiese situasies is al die gasse ideaal van aard en die naaste gas aan ideale gas is Heliumgas as gevolg van sy inerte Nature.

Eienskappe van 'n regte gas

Die kenmerke van die regte gas is alles wat nie ideaal van aard is nie. Dit gebeur as gevolg van intermolekulêre interaksies, wrywing en ander veranderlikes. Die kenmerke van ideale gas is soos volg-

  • samedrukbare– Die werklike gasse is saamdrukbaar wat beteken dat hul digtheid verander kan word.
  • Veranderlike hittekapasiteit– Hul hittekapasiteit is nie konstant nie, hulle kan verander met verandering in omgewing.
  • Van Der Walls kragte– Hierdie kragte ontstaan ​​as gevolg van afstandafhanklike interaksie tussen die molekules. In die for-formule vir regte gas is daar 'n korreksiefaktor vir beide druk- en volume-effekte.
  • Nie-ewewig termodinamiese effekte.

Werk gedoen in omkeerbare adiabatiese proses

Die hitte-oordrag is nul in omkeerbare adiabatiese proses. Die werk word dus nie in die vorm van hitte oorgedra nie, maar verandering in volume.

Die formule wat die werk gedoen in 'n omkeerbare adiabatiese proses word hieronder gegee-

W = nR(T1-T2)/γ-1

omkeerbare adiabatiese uitbreiding
Beeld: Werk gedoen in adiabatiese proses

Image krediete: Gebruiker:StanneerAdiabatiesCC BY-SA 3.0

Omkeerbare adiabatiese uitsetting entalpie

Entalpie is 'n funksie van hitte. Dit verander met die hoeveelheid hitte-oordrag wat plaasvind.

Entalpie hang af van die tempo van hitte-oordrag wat plaasvind. Aangesien, in 'n adiabatiese proses, die verandering in hitte-inhoud nul is, sodat die entalpie verandering is ook nul.

Omkeerbare adiabatiese uitsetting finale temperatuur

Tydens 'n adiabatiese uitsettingsproses is die finale temperatuur altyd laer as die aanvanklike temperatuur as gevolg van die uitsettingsproses.

Die finale temperatuur kan uit die temperatuur-volume verhouding bereken word hieronder gegee-

T2/T1 = (V1/V2)γ-1/γ

Die finale temperatuur kan ook bereken word uit die temperatuur-druk verhouding wat hieronder gegee word-

T2/T1 = (bl2/p1)γ-1/γ

Omkeerbare adiabatiese uitbreiding voorbeeld

Geen proses is heeltemal omkeerbaar of adiabaties nie, maar die naaste wat ons aan omkeerbare adiabatiese proses kan kom, is voortplanting van klankgolf in vloeistowwe.

In Carnot siklus (weer 'n ideale siklus) gebruik omkeerbare adiabatiese uitsetting en omkeerbare adiabatiese kompressie vir uitbreiding en kompressie doeleindes.

Waarom entropieverandering vir 'n omkeerbare adiabatiese proses nul is

Die entropie van 'n stelsel verander as die hitte-inhoud van die stelsel verander. Sedert, die hitte-oordrag word verbied deur die mure van adiabatiese stelsel, die netto entropie verandering is ook nul.

Grafies is die eienskappe wat 'n geslote pad vorm nul. Dit beteken die beginpunt en eindpunte is dieselfde. In die geval van entropie, aangesien dit 'n omkeerbare siklus volg, keer die entropie terug na dieselfde pad na sy oorspronklike posisie. Daarom is dit nul.

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