Tento článek podrobně pojednává o adiabatickém příkladu, který znamená příklady adiabatického procesu. Adiabatický proces je jedním z mnoha důležitých termodynamických procesů.
Termín adiabatický znamená žádný přenos tepla a hmoty. V adiabatickém procesu nedochází k žádnému přenosu tepla nebo hmoty přes stěny nebo hranice systému.
Co je adiabatický proces?
An adiabatické proces je druh termodynamického procesu, ve kterém nedochází k žádnému přenosu tepla a hmoty mezi systémem a jeho okolím, což není množství, které by teplo nebo hmota mohly opustit nebo vstoupit do systému.
Přenos energie z adiabatického systému probíhá ve formě vykonané práce. Přenos tepla je zakázán adiabatickými stěnami systému. Pracovní tekutina uvnitř systému může vykonávat práci pohybem stěn systému sem a tam nebo nahoru a dolů. Například píst.
Matematicky lze adiabatický proces znázornit jako
Del Q = 0 a Del m = 0
Kde Q představuje přenos tepla
A
m představuje přenos hmoty
Jaká je práce v adiabatickém procesu?
K výpočtu vykonané práce je potřeba jen málo parametrů adiabatické proces. Těmito parametry jsou konkrétní poměr, počáteční a koncové teploty procesu nebo počáteční a koncové hodnoty tlaku procesu.
Matematicky,
Práce vykonaná v adiabatickém systému je dána -
W = R/l-y x (T2 - T1)
Kde,
Y je měrný tepelný poměr
R je univerzální plynová konstanta
T1 je teplota před začátkem adiabatického procesu
T2 představuje teplotu po dokončení adiabatického procesu
Aplikace adiabatických předpokladů
Jméno zákon termodynamiky pro uzavřený systém lze zapsat jako, dU=QW. Kde U je vnitřní energie systému, Q je přenos tepla a W je práce vykonaná systémem nebo na systému.
- Pokud má systém tuhé stěny, objem nelze změnit, proto W=0. A stěny nejsou adiabatické, pak se energie přidává ve smyslu tepla tak, že teplota stoupá.
- Pokud má systém pevné stěny, takže se tlak a objem nemění, může systém podstoupit izochorický proces přenosu energie. I v tomto případě teplota stoupá.
- Pokud má systém adiabatické stěny a tuhé stěny, pak se energie přidává v neviskózní, bez tření tlakové objemové práci, kde nedochází k žádné fázové změně a pouze stoupá teplota, toto se nazývá isentropický proces (nebo proces konstantní entropie). Je to ideální proces nebo reverzibilní proces.
- Pokud jsou stěny neadiabatické, dochází k přenosu tepla. To má za následek zvýšení náhodnosti systému nebo entropie systému.
Příklad adiabatických procesů
Teplota plynu se zvyšuje při adiabatické kompresi a teplota plynu klesá, když probíhá adiabatická expanze.
Podrobná diskuse je věnována adiabatickému chlazení a adiabatické zahřívání v níže uvedené sekci.
Adiabatické chlazení– Když se tlak v adiabatickém izolovaném systému sníží, plyn expanduje a způsobí, že plyn působí na okolí. To má za následek snížení teploty. Tento jev je zodpovědný za tvorbu čočkovitých mraků na obloze.
Adiabatický ohřev - Když se pracuje na adiabatickém izolovaném systému, zvyšuje se tlak v systému a tím i teplota. Adiabatický ohřev najde své aplikace v dieselových motorech během komprese zdvih, aby se teplota palivových par zvýšila natolik, aby došlo k jeho vznícení.
Příklad adiabatické komprese
Předpokládejme data benzínového motoru během jeho kompresního zdvihu jako-
Nestlačený objem válce - 1l
Poměr měrného tepla-7/5
Kompresní poměr motoru - 10:1
Teplota nestlačeného plynu- 300K
Tlak nestlačeného plynu- 100kpa
Poté vypočítejte konečnou teplotu adiabatická komprese.
Řešení výše uvedeného problému může být poskytnuto jako
P1V1γ = C = 6.31Pa.m.21 / 5
Takže,
P2V2γ = C = 6.31Pa.m.21 / 5 = P x (0.0001 m3)7 / 5
Takže konečnou teplotu lze zjistit pomocí rovnice uvedené níže -
T = PV/konstanta = 2.51 x 106 x 10-4m3/0.333 Pa.m3K-1
Vykreslování adiabatů
Adiabat je křivka konstantní entropie na PV diagramu. Osa Y označuje tlak, P a osa X objem, V.
- Podobně jako izotermy se i adiabaty blíží k ose P a V asymptoticky.
- Každá izoterma a adiabat se jednou protnou.
- Izoterma i adiabat vypadají podobně, s výjimkou volné expanze, kdy má adiabat strmější sklon.
- Adiabati jsou směrem na východ Severovýchod, pokud jsou izotermy směrem na severovýchod.
Adiabaty lze zobrazit na níže uvedeném diagramu -
Obrázek kreditů: AugPi, Entropie a teplota, CC BY-SA 3.0
Červené křivky představují izotermy a černá křivka adiabaty.
Příklady adiabatických procesů v průmyslu
Existují několik míst, kde probíhá adiabatický proces se může konat. The příklady adiabatického procesu jsou uvedeny níže -
- Uvolňování vzduchu z pneumatiky je příkladem stlačování plynu s vývinem tepla.
- Trysky, kompresory a turbíny využívat pro jejich konstrukci adiabatickou účinnost. To lze považovat za nejdůležitější aplikace adiabatického procesu.
- Oscilující kyvadlo ve vertikální rovině je dokonalým příkladem adiabatického procesu.
- Kvantový harmonický oscilátor je také příkladem adiabatického procesu nebo systému.
- Icebox zabraňuje pronikání tepla do systému nebo jeho výstupu ze systému. Toto je také příklad adiabatického systému.
Rozdíl mezi izotermickým a adiabatickým procesem
Rozdíl mezi izotermický proces a adiabatický proces je uveden níže -
| Izotermický proces | Adiabatický proces |
| Izotermický děj je děj, při kterém se teplota systému nemění. Celý proces probíhá při konstantní teplotě. | Adiabatický proces je termodynamický proces, při kterém nedochází k žádnému přenosu tepla mezi systémem a okolím, což znamená, že nedochází k výměně tepla přes stěny systému. |
| Provedená práce je způsobena čistým přenosem tepla v systému. | Odvedená práce je kvůli síti vnitřní energie změna uvnitř systému. |
| Teplotu nelze změnit. | Teplota může být v adiabatickém procesu proměnlivá. |
| Může dojít k přenosu tepla. | Přenos tepla nemůže probíhat. |
Co se stane, když vybuchne láhev obsahující vysokotlaký plyn?
Kdykoli láhev obsahující plyn exploduje vysokotlaký plyn. Prochází dvěma typy změn. Oni jsou-
- Nevratná adiabatická změna.
- Teplota plynu v důsledku expanze klesá.
Vztah tlak-teplota pro adiabatický proces
Tlak a teplota jsou ve vzájemném vztahu podle rovnice popsané v níže uvedené části.
Vztah mezi tlakem a teplotou nám usnadňuje výpočet teploty, jsou-li uvedeny tlakové body, nebo tlaku, jsou-li uvedeny teplotní body.
Vztah mezi teplotou a tlakem je dán -
T2/T1 = (P2/P1)y-1/y
Kde, T2 je konečná teplota po procesu
T1 je teplota před adiabatickým procesem
P2 je konečný tlak
P1 je počáteční tlak
