Адіабатичний процес - малюнок

Адіабатичний процес — умови протікання, рівняння, формули



З точки зору термодинаміки, суть адіабатичного процесу полягає у відсутності теплообміну між об’єктом і навколишнім простором. Це окремий випадок політропної реакції, тому що при ній газова теплоємність завжди дорівнює нулю. Отже, подібна величина є постійною.

Адіабатний процес

Історія відкриття

Ряд експериментів, проведених на початку XIX століття, довели існування атмосферного тиску. Так, німецький інженер Геріке сконструював магдебурзькі півкулі. Зі сфери викачувалося повітря, після чого вони насилу роз’єднувалися — повітря тиснуло на них.

Приклад ще одного дослідження, метою якого є вивчення такого явища – дослід Роберта Бойля. Фізик довів, що якщо трубка запаяна з короткого кінця, а в довгий налита ртуть, остання не підніметься до верху. Адже повітряними потоками врівноважується сила, що тисне.

Ламберт видав у 1779 році книгу «Пірометрія». У його праці описується підвищення і зниження температури в приймачі повітряного насоса, коли рухається поршень. Цей ефект підтвердили наступні вчені:

  • Дарвін;
  • Пікте.

Узагальнив накопичені знання Пуассон. На його думку, температура при адіабатичній реакції непостійна, а, значить, закону Бойля-Маріотта необхідна поправка — фізик позначив її, як коефіцієнт k і виразив через співвідношення теплоємностей.

При адіабатичному розширенні внутрішня енергія робочого тіла повинна зменшуватись

Важливі нюанси

Термодинамічний процес в загальному випадку охоплює теплообмін, роботу, що здійснюється системою і зміну внутрішньої енергії. Адіабатний процес через відсутність обміну теплом зводиться до останніх двох.

Тому для нього перше рівняння термодинаміки набуває вигляду:

ΔU = -A

де:

  • Δ U – перетворення внутрішньої потужності.
  • A – прикладені зовнішнім середовищем зусилля.

Ентропія (S) не змінюється в результаті теплопередачі. Цей постулат описується рівнянням

ΔS = ΔT = 0

де

  • t – температура.

Також для розрахунків використовується така величина, як адіабата ідеального газу. Вона позначається буквою γ і обчислюється наступним чином:

γ = C1/C2 (співвідношення теплоємностей)

Подібний параметр може виражатися і як кількість ступенів свободи. Тобто:

γ = i + 2/i

Адіабатний процес - визначення

Опис основних циклів

Фізиками пропонується наступне визначення процесу Карно: це ідеальна циклічність, що забезпечує роботу теплової машини з максимальним ККД. Найбільший і найменший рівень розігріву збігається з аналогічними показниками для робочого пристрою.

Серед умов, що потрібні для досягнення потрібного коефіцієнта корисної дії фізики називають оборотність реакції, значить, слід виключити теплообмін між тілами. Відповідно, перетворення тепла відбувається лише ізотермічно.

Зворотний перехід робочого двигуна в вихідну точку неможливий. Річ у тому, що вся енергія витратиться на відновлення початкового положення.

Робота чотиритактної рухової системи здійснюється за схемою Отто, що містить:

  • впуск;
  • стиснення;
  • робочий вхід;
  • випуск.

Другий, третій і четвертий етапи вважаються адіабатичними.

Прикладені в кінці зусилля рівні різниці потужності, з якої тиснуть на газ і сили, витрачені на стискання. Останнє повторюється до 7 разів (застосовувана суміш запалюється примусово).

Особливість адіабатичної реакції полягає в неможливості теплообміну між навколишнім простором і об’єктом. З її допомогою можна пояснити, яким принципам підпорядковується робота двигуна з чотирма тактами і пристрій з високою віддачею.

Leave a Reply

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *