Procesul adiabatic 1
Fig. 2.4. proces adiabatic Graph (- izotermei linia punctată)
Se numește proces adiabatic, care are loc fără schimb de căldură cu mediul înconjurător. Într-un astfel de proces, Q = 0. și nu numai cantitatea de căldură totală obținută prin sistemul termodinamic este egală cu zero, dar în fiecare stare proces elementar dQ = 0.
In acest proces, schimbările de temperatură, în ciuda absenței căldurii. Într-un proces adiabatic capacitatea termică a gazelor, conform definiției (2.3) este egal cu zero. Un exemplu de astfel de proces poate fi un proces discutat mai sus comprimare sau expansiune a gazului din cilindru sub piston, cu condiția ca peretele cilindrului și pistonul au o izolație termică ideală. Acest proces este ilustrat în linia 1 -2 coordonatele (fig.2.2), care se numește adiabatic. Deoarece procesul adiabatic Q = 0, prima lege a termodinamicii este:
Astfel, într-un proces adiabatic activitatea desfășurată de gaz împotriva forțelor externe numai prin reducerea energiei interne a gazului. Prin urmare, expansiunea adiabatică a temperaturii gazului scade, iar comprimarea adiabatic - crește. Ca rezultat al acestui plan se extinde la mai rece decât adiabatic izotermă (curba 1-3 pe Fig.2.4). Efectul modificării temperaturii adiabatice este larg utilizat în domeniu, cum ar fi gazele lichefiate.
În forma diferențială, prima lege a termodinamicii pentru un proces adiabatic este de forma (dQ = 0):
Înlocuirea în (2.19) Expresia dU (2,9), și care exprimă p din ecuația de stare a unui gaz ideal, obținem:
Divizând partea dreaptă și stângă a acestei expresii în m x Cu T / m, obținem:
Pentru un gaz ideal de Cu - o constantă, astfel încât este ușor să se integreze ecuația (2.20) și se obține:
Logaritmul unei cantități este constantă, în cazul în care logaritmul este, de asemenea, în valoare de o valoare constantă, așa
Acest raport dă relația dintre parametrii termodinamici pentru un proces adiabatic.
g = adimensional CP / Cu numit exponent adiabatic și depinde de numărul de grade de libertate a moleculelor de gaz. Substituind CP valori și Cu din expresiile (2.10) și (2.15), obținem:
Substituind această expresie în (2.21), vom scrie mai compact:
Din această expresie, rezultă că T = const / V g -1. și ca în conformitate cu (2,22) g-1> 0, temperatura scade cu expansiunea adiabatică, și invers, crește în timpul compresiei. Această concluzie ne-am făcut înainte, pe prima lege a termodinamicii, dar expresia (2.23) ne permite să calculeze modificarea temperaturii cantitativ. De exemplu, în cazul în care inițial V1 volumul de stat și temperatura $ T1 sunt cunoscute, așa cum bine cunoscut V2 volum final. putem scrie ecuația (2.21) pentru stările inițiale și finale:
Din această ecuație ne găsim:
Caracterul schimbării presiunii într-un proces adiabatic poate fi găsit, pornind de la (2.23), dacă înlocuim temperatura, cu ajutorul ecuației Clapeyron - Mendeleev (T = pV # 956; / mR). Rezultatul:
Deoarece m, # 956;, R sunt constante pentru o masă dată de gaz, având ca rezultat expresia poate fi scrisă ca:
Acest raport se numește ecuația lui Poisson adiabatice.
Lucrarea de expansiunea adiabatică a gazului egală cu aria de sub curba unui proces de 1-2 (vezi. Fig.2.2). Dacă temperatura inițială și finală cunoscut proces, nu este necesar să se calculeze această zonă - este suficientă pentru a folosi formula (2.18) și expresia pentru energia internă a unui gaz ideal. Acest lucru ne conduce la relația: