• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Przemiana adiabatyczna



    Podstrony: [1] 2 [3] [4] [5]
    Przeczytaj także...
    Pompa ciepła jest maszyną cieplną wymuszającą przepływ ciepła z obszaru o niższej temperaturze do obszaru o temperaturze wyższej. Proces ten przebiega wbrew naturalnemu kierunkowi przepływu ciepła i zachodzi dzięki dostarczonej z zewnątrz energii mechanicznej (w pompach ciepła sprężarkowych) lub energii cieplnej (w pompach absorpcyjnych).Pierwsza zasada termodynamiki – jedno z podstawowych praw termodynamiki, jest sformułowaniem zasady zachowania energii dla układów termodynamicznych. Zasada stanowi podsumowanie równoważności ciepła i pracy oraz stałości energii układu izolowanego.
    Przemiana adiabatyczna gazu doskonałego[]

    Przemiana adiabatyczna jest przemianą, w której zmieniają się parametry stanu gazu, m.in. ciśnienie, objętość właściwa, temperatura, energia wewnętrzna, entalpia. Ponieważ nie ma wymiany ciepła z otoczeniem, podczas sprężania rośnie temperatura gazu, a podczas rozprężania temperatura maleje. Podobnie jak w przypadku sprężania izotermicznego – maleje objętość a rośnie ciśnienie, jednak w sprężaniu adiabatycznym trzeba dodatkowo uwzględnić wzrost ciśnienia gazu (spowodowany wzrostem temperatury).

    Cząsteczka (molekuła) – neutralna elektrycznie grupa dwóch lub więcej atomów utrzymywanych razem kowalencyjnym wiązaniem chemicznym. Cząsteczki różnią się od cząstek (np. jonów) brakiem ładunku elektrycznego. Jednakże, w fizyce kwantowej, chemii organicznej i biochemii pojęcie cząsteczka jest zwyczajowo używane do określania jonów wieloatomowych.Gaz – stan skupienia materii, w którym ciało fizyczne łatwo zmienia kształt i zajmuje całą dostępną mu przestrzeń. Właściwości te wynikają z własności cząsteczek, które w fazie gazowej mają pełną swobodę ruchu. Wszystkie one cały czas przemieszczają się w przestrzeni zajmowanej przez gaz i nigdy nie zatrzymują się w jednym miejscu. Między cząsteczkami nie występują żadne oddziaływania dalekozasięgowe, a jeśli, to bardzo słabe. Jedyny sposób, w jaki cząsteczki na siebie oddziałują, to zderzenia. Oprócz tego, jeśli gaz jest zamknięty w naczyniu, to jego cząsteczki stale zderzają się ze ściankami tego naczynia, wywierając na nie określone i stałe ciśnienie.

    Przebieg przemiany adiabatycznej określa się prawem Poissona:

    gdzie:

  • p – ciśnienie
  • V – objętość
  • wykładnik adiabaty, równy stosunkowi ciepła właściwego przy stałym ciśnieniu do ciepła właściwego przy stałej objętości, gdzie Cp i Cv oznaczają ciepła molowe (w przypadku tego wzoru można zastąpić je ciepłami właściwymi). Parametr oznacza liczbę stopni swobody cząsteczek gazu. Przyjmuje wartości: 3 – dla gazów jednoatomowych, 5 – dla gazów dwuatomowych i 6 dla gazów wieloatomowych. Powietrze zawiera głównie gazy dwuatomowe, dlatego współczynnik = 5, a = 1,4.
  • Przemiana adiabatyczna przebiega zwykle od stanu początkowego (1) do końcowego (2). Równanie Poissona można dla takiego przypadku zapisać następująco:

    Konfuzor – kanał przepływowy z malejącym przekrojem poprzecznym. Przepływający (w wyniku odpowiedniej różnicy ciśnień) z dużą prędkością czynnik termodynamiczny podlega przemianie adiabatycznej. Zmniejszający się przekrój poprzeczny powoduje wzrost prędkości przepływu i spadek ciśnienia czynnika. Wraz ze spadkiem ciśnienia następuje spadek temperatury a więc i entalpii. Rośnie przy tym objętość właściwa. Rozpatrując przemiany energii w konfuzorze można stwierdzić, że następuje zamiana pewnej wartości entalpii na energię kinetyczną. Spada więc entalpia gazu, a rośnie energia kinetyczna.Samozapłon – samorzutne zapoczątkowanie reakcji spalania. Termin ten jest zwykle stosowany w odniesieniu do określonych materiałów, paliw i związków chemicznych. Wiele substancji posiada określoną temperaturę samozapłonu, substancje te nazywa się materiałami samozapalnymi.

    Wstawiając równania Clapeyrona i odpowiednio przekształcając można uzyskać inne postacie równania Poissona, wiążące ze sobą temperaturę i objętość oraz temperaturę i ciśnienie czynnika:

    Izoterma to dowolna zależność właściwości układu fizycznego otrzymana przy stałej temperaturze, przykładem izotermy jest izoterma adsorpcji. Nazwą tą określa się również wykres takiej zależności.Wykładnik adiabaty w termodynamice – bezwymiarowa wielkość równa stosunkowi ciepła właściwego w przemianie izobarycznej do ciepła właściwego w przemianie izochorycznej. Występuje jako parametr w prawie Poissona opisującym przemianę adiabatyczną gazu doskonałego.

    Krzywe obrazujące procesy adiabatyczne zwane są adiabatami. Proces adiabatyczny jest szczególnym przypadkiem procesu politropowego.

    Energia wewnętrzna (oznaczana zwykle jako U lub Ew) w termodynamice – całkowita energia układu będącą sumą: energii potencjalnej i kinetycznej makroskopowych części układu, energii kinetycznej cząsteczek, energii potencjalnej oddziaływań międzycząsteczkowych i wewnątrzcząsteczkowych, etc.Język grecki, greka (starogr. dialekt attycki Ἑλληνικὴ γλῶττα, Hellenikè glõtta; nowogr. Ελληνική γλώσσα, Ellinikí glóssa lub Ελληνικά, Elliniká) – język indoeuropejski z grupy helleńskiej, w starożytności ważny język basenu Morza Śródziemnego. W cywilizacji Zachodu zaadaptowany obok łaciny jako język terminologii naukowej, wywarł wpływ na wszystkie współczesne języki europejskie, a także część pozaeuropejskich i starożytnych. Od X wieku p.n.e. zapisywany jest alfabetem greckim. Obecnie, jako język nowogrecki, pełni funkcję języka urzędowego w Grecji i Cyprze. Jest też jednym z języków oficjalnych Unii Europejskiej. Po grecku mówi współcześnie około 15 milionów ludzi. Język grecki jest jedynym językiem z helleńskich naturalnych, który nie wymarł.

    Wyprowadzenie[]

    Z pierwszej zasady termodynamiki: , ale

    Fala akustyczna – rozchodzące się w ośrodku zaburzenie gęstości (i ciśnienia) w postaci fali podłużnej, któremu towarzyszą drgania cząsteczek ośrodka. Ośrodki, w których mogą się poruszać, to ośrodki sprężyste (ciało stałe, ciecz, gaz). Zaburzenia te polegają na przenoszeniu energii mechanicznej przez drgające cząstki ośrodka (zgęszczenia i rozrzedzenia) bez zmiany ich średniego położenia.Prądnica – urządzenie przekształcające energię mechaniczną w energię elektryczną. Jest rodzajem maszyny elektrycznej i generatora elektrycznego. Wytwarzanie energii elektrycznej odbywa się w prądnicach dzięki zjawisku indukcji elektromagnetycznej. Dzieje się to dzięki względnemu ruchowi przewodnika i zewnętrznego pola magnetycznego.

    zatem

    ale

    Dla jednego mola gazu można powyższy wzór zapisać w postaci

    Tarcie (pojęcie fizyczne, jeden z oporów ruchu) to całość zjawisk fizycznych towarzyszących przemieszczaniu się względem siebie dwóch ciał fizycznych (tarcie zewnętrzne) lub elementów tego samego ciała (tarcie wewnętrzne) i powodujących rozpraszanie energii podczas ruchu.Ciepło w fizyce – jeden z dwóch, obok pracy, sposobów przekazywania energii wewnętrznej układowi termodynamicznemu. Jest to przekazywanie energii chaotycznego ruchu cząstek (atomów, cząsteczek, jonów).

    Z równania Clapeyrona

    Różniczkując ostatnie równanie po temperaturze mamy

    Prędkość dźwięku w określonym ośrodku – prędkość rozchodzenia się w nim podłużnego zaburzenia mechanicznego.Mieszanka paliwowo-powietrzna jest to mieszanina par paliwa z powietrzem, stanowiąca czynnik termodynamiczny podlegający sprężaniu, spalaniu i rozprężaniu w cylindrze silnika spalinowego tłokowego. Dzięki tym przemianom czynnika możliwa jest produkcja energii mechanicznej w silniku spalinowym tłokowym.

    Po podstawieniu do równania otrzymanego z I zasady termodynamiki

    Lepkość (tarcie wewnętrzne, wiskoza) – właściwość płynów i plastycznych ciał stałych charakteryzująca ich opór wewnętrzny przeciw płynięciu. Lepkością nie jest opór przeciw płynięciu powstający na granicy płynu i ścianek naczynia. Lepkość jest jedną z najważniejszych cech płynów (cieczy i gazów).Powietrze (łac. aër) – mieszanina gazów i aerozoli składająca się na atmosferę ziemską. Pojęcie jest stosowane przede wszystkim w odniesieniu do tej części powłoki gazowej, której chemiczny skład jest wyrównany wskutek cyrkulacji gazów w troposferze (zob. homosfera, warstwa o grubości do 100 km), bywa jednak odnoszone również do wszystkich sfer ziemskiej atmosfery, o różnym składzie chemicznym i właściwościach fizycznych.

    Po pomnożeniu przez i skorzystaniu z tego, że , otrzymujemy

    Energia gr. ενεργεια (energeia) – skalarna wielkość fizyczna charakteryzująca stan układu fizycznego (materii) jako jego zdolność do wykonania pracy.Temperatura – jedna z podstawowych wielkości fizycznych (parametrów stanu) w termodynamice. Temperatura jest związana ze średnią energią kinetyczną ruchu i drgań wszystkich cząsteczek tworzących dany układ i jest miarą tej energii.

    Wprowadzając

    Objętość – miara przestrzeni, którą zajmuje dane ciało w przestrzeni trójwymiarowej. W układzie SI jednostką objętości jest metr sześcienny, jednostka zbyt duża do wykorzystania w życiu codziennym. Z tego względu najpopularniejszą w Polsce jednostką objętości jest jeden litr (l) (1 l = 1 dm = 0,001 m³).Energia mechaniczna — suma energii kinetycznej i potencjalnej. Jest postacią energii związaną z ruchem i położeniem obiektu fizycznego (układ punktów materialnych, ośrodka ciągłego itp.) względem pewnego układu odniesienia.

    Całkując obustronnie od wartości początkowych V0 do V i od p0 do p otrzymujemy

    Objętość właściwa – objętość zajmowana w dowolnych warunkach przez substancję o masie 1 kg, wyrażona w metrach sześciennych na kilogram. Jest odwrotnością gęstości i wyraża się wzoremRozprężanie – proces odwrotny do sprężania, tzn. polegający na obniżeniu ciśnienia układu; zwykle wiąże się z ekspansją .

    korzystając z własności funkcji logarytmicznej

    Entropia – termodynamiczna funkcja stanu, określająca kierunek przebiegu procesów spontanicznych (samorzutnych) w odosobnionym układzie termodynamicznym. Entropia jest miarą stopnia nieuporządkowania układu. Jest wielkością ekstensywną. Zgodnie z drugą zasadą termodynamiki, jeżeli układ termodynamiczny przechodzi od jednego stanu równowagi do drugiego, bez udziału czynników zewnętrznych (a więc spontanicznie), to jego entropia zawsze rośnie. Pojęcie entropii wprowadził niemiecki uczony Rudolf Clausius.Przemiana izobaryczna − proces termodynamiczny, podczas którego ciśnienie układu nie ulega zmianie, natomiast pozostałe parametry termodynamiczne czynnika mogą się zmieniać. Procesy izobaryczne mogą zachodzić zarówno w sposób odwracalny, jak i nieodwracalny. Odwracalny proces izobaryczny przedstawia na wykresie krzywa zwana izobarą. Praca wykonana przez układ (lub nad układem) w odwracalnym procesie izobarycznym jest równa ubytkowi (lub przyrostowi) entalpii układu. W szczególności, gdy jedyny wkład do pracy stanowi praca objętościowa (polegająca na zmianie objętości układu), jest ona wyrażona wzorem:

    skąd

    Przemiana izentropowa lub izoentropowa – proces termodynamiczny zachodzący przy stałej entropii właściwej. Odgrywa ona w technice stosunkowo dużą rolę, ponieważ może być jednocześnie adiabatą odwracalną (beztarciową, idealną). Izentropa może być także przemianą rzeczywistą, w której od czynnika odbierane jest ciepło równe ciepłu wewnętrznemu przemiany (ciepłu powstającemu wewnątrz czynnika w wyniku tarcia wewnętrznego). W rzeczywistości przemiana izentropowa jest praktycznie niespotykana, jednak w teorii maszyn cieplnych odgrywa istotną rolę. Jako adiabata odwracalna przewija się szczególnie w teorii sprężarek przepływowych i turbin cieplnych.Przemiana izochoryczna – proces termodynamiczny zachodzący przy stałej objętości (V = const). Oprócz objętości wszystkie pozostałe parametry termodynamiczne mogą się zmieniać.
    Równanie Clapeyrona, równanie stanu gazu doskonałego to równanie stanu opisujące związek pomiędzy temperaturą, ciśnieniem i objętością gazu doskonałego, a w sposób przybliżony opisujący gazy rzeczywiste. Sformułowane zostało w 1834 roku przez Benoîta Clapeyrona. Prawo to można wyrazić wzoremWymiana ciepła (nazywana także transportem ciepła lub przekazywaniem ciepła) jest to jeden ze sposobów (obok pracy) przekazywania energii pomiędzy układami termodynamicznymi.


    Podstrony: [1] 2 [3] [4] [5]



    w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)

    Warto wiedzieć że... beta

    Ciśnienie – wielkość skalarna określona jako wartość siły działającej prostopadle do powierzchni podzielona przez powierzchnię na jaką ona działa, co przedstawia zależność:
    Przemiana izotermiczna - w termodynamice przemiana, zachodząca przy określonej, stałej temperaturze. Krzywa opisująca przemianę izotermiczną nazywana jest izotermą.
    Adiabatyczne przybliżenie to metoda rozwiązywania zagadnień fizycznych polegająca na wyróżnieniu w złożonym układzie prostszego podukładu, dla którego rozwiązuje się zagadnienie. Pozostała część układu traktowana jest jako otoczenie, z którym podukład nie wymienia energii lub wymianę tę pomija.
    Rozmagnesowanie adiabatyczne to metoda oziębiania, która jest stosowana głównie w celu osiągnięcia temperatury poniżej 1 kelwina. W metodzie tej wyzyskuje się zjawisko polegające na zmianie temperatury magnetyku wskutek zmian pola magnetycznego, w którym się on znajduje.
    Entalpia (H) (zawartość ciepła) — w termodynamice wielkość fizyczna będąca funkcją stanu mająca wymiar energii, będąca też potencjałem termodynamicznym, oznaczana przez H, h,I lub χ, którą definiuje zależność:
    Przemiana politropowa – proces termodynamiczny w gazie doskonałym, dla którego jest spełnione równanie politropy, tzn. taki, podczas którego jest spełniony następujący związek:
    Sprężanie – proces, w którym wzrasta ciśnienie układu (np. gazu w naczyniu lub w kanałach przepływowych sprężarki przepływowej). Sprężanie można przeprowadzać w różnych warunkach, ale w teorii maszyn cieplnych szczególne znaczenie odgrywają niektóre przemiany charakterystyczne (przedstawione poniżej). Procesem odwrotnym do sprężania jest rozprężanie.

    Reklama

    Czas generowania strony: 0.086 sek.