Tabela e eksponenteve adiabatike. Shembuj të zgjidhjes së problemeve

Gjatë ekzekutimit të kësaj pune nuk ka faktorë të rrezikshëm apo të dëmshëm dhe nuk mund të lindin. Megjithatë, presioni në enën me një kompresor të drejtuar me dorë duhet të rritet gradualisht duke rrotulluar volantin e kompresorit. Kjo do të parandalojë daljen e ujit nga matësi i presionit.

PROCEDURA E KRYERJES SË PUNËS

Njihuni me diagramin e instalimit dhe inspektoni atë për të përcaktuar gatishmërinë e tij për funksionim.

Përcaktoni nga barometri dhe regjistroni në raportin e matjes presionin atmosferik pbar, temperaturën t dhe lagështia relative në laborator. Hapni rubinetin 2 (Fig. 2) dhe me rubinetin 3 të mbyllur, duke rrotulluar volantin e kompresorit 4, pomponi ajrin në enën 1. Siç u përmend më lart, p ju 1 duhet të jetë sa më i vogël. Prandaj, pasi keni krijuar një presion të lehtë të tepërt në enë, ndaloni furnizimin me ajër dhe mbyllni valvulën 2.

Presioni mbahet për një kohë të nevojshme për të vendosur ekuilibrin termik me mjedisin, siç dëshmohet nga leximet konstante të matësit të presionit 5. Shkruani vlerën p ju 1. Pastaj hapeni dhe mbyllni menjëherë valvulën 3 kur arrihet presioni atmosferik. Ajri i mbetur në enë si rezultat i zgjerimit adiabatik dhe ftohjes pas skadimit do të fillojë të nxehet për shkak të furnizimit izohorik të nxehtësisë nga mjedisi. Ky proces vërehet nga një rritje e dukshme e presionit në enë në p ju 3. Përsëriteni eksperimentin 5 herë.

Rezultatet e marra futen në protokollin e matjes në formën e tabelës 1.

Tabela 1

PËRPUNIMI I REZULTATEVE EKSPERIMENTALE

Ushtrimi:

1. Përcaktoni vlerat e indeksit adiabatik në çdo eksperiment sipas (8) dhe vlerën e mundshme (mesatare) të indeksit adiabatik të ajrit:

font-size:14.0pt">ku n - numri i eksperimenteve,

dhe krahasoni vlerën e fituar me tabelën (Tabela 2):

Font-size:14.0pt">2. Kryeni një studim të proceseve të zgjerimit adiabatik, ngrohjes izokorik të mëvonshëm të ajrit dhe një procesi izotermik efektiv, i cili është rezultat i dy proceseve të para reale.

Tabela 2

Vetitë fizike të ajrit të thatë në kushte normale

Për ta bërë këtë, është e nevojshme të mesatarizohen parametrat termodinamikë p, T në mbi numrin e eksperimenteve pikat karakteristike 1, 2, 3 (Fig. 3) dhe prej tyre njehsohen karakteristikat kalorike: nxehtësia, puna, ndryshimi i energjisë së brendshme, ndryshimi i entalpisë dhe entropisë në secilin nga proceset termodinamike të treguara. Krahasoni karakteristikat kalorike të një procesi izotermik të vërtetë (karakteristikat e llogaritura nga marrëdhëniet e llogaritura) dhe një procesi izotermik efektiv (karakteristikat që janë shuma e karakteristikave përkatëse të proceseve adiabatike dhe izokorike).

Nxirrni përfundime.

Drejtimet:

Ekuacioni i procesit izokorik ka formën:

font-size:14.0pt">LLOGARITJA E GABIMIT TË PËRCAKTIMIT

VLERAT E TREGUESIT ADIABATIK

1. Gabimet absolute dhe relative përcaktim eksperimental indeksi adiabatik k sipas (9), (10) dhe të dhënat tabelare përcaktohen nga formula:

font-size:14.0pt">ku tabela k – vlera tabelare e eksponentit adiabatik.

2. Gabim absolut në përcaktimin e indeksit adiabatik bazuar në rezultatet e matjes së presionit të tepërt p u 1 dhe p u 3 (9) llogaritet me formulën:

font-size:14.0pt">ku D r u = D r u 1 = D r u 3 - gabim absolut Matjet e presionit të tepërt nga U -Matësi i presionit në formë, i cili mund të merret i barabartë me 1 mm ujë. Art.

Gabim relativ, %, i përcaktimit të indeksit adiabatik bazuar në rezultatet e matjes:

font-size:14.0pt">PYETJE VETËTESTIMIT

1. Tregoni ndryshimin në konceptet e proceseve adiabatike dhe izentropike.

2. Cila sasi termodinamike quhet eksponent adiabatik? Shpjegoni kuptimi fizik indeksi adiabatik.

3. Na tregoni për dizajnin e konfigurimit eksperimental dhe metodologjinë eksperimentale.

4. Pse për një proces adiabatik, përveç kushtit q =0, vendoset një kusht shtesë dq =0?

5. Shkruani ekuacionet adiabatike.

6. Të nxjerrë një shprehje për funksionimin e një procesi adiabatik.

7. Shkruani dhe shpjegoni shprehjen për ndryshimin e energjisë së brendshme në të gjitha proceset termodinamike.

8. Shkruani dhe shpjegoni shprehjen për ndryshimin e entalpisë në pamje e përgjithshme.

9. Shkruani një shprehje për ndryshimin e entropisë në formën e përgjithshme. Merrni shprehje të thjeshtuara për procese të veçanta termodinamike.

10. Si karakterizohet procesi izokorik dhe cilat janë ekuacionet, puna dhe nxehtësia e tij?

11. Me çfarë karakterizohet? procesi izotermik, dhe cili është ekuacioni i tij, puna, nxehtësia?

12. Si quhet një proces i veçantë termodinamik i ndryshimit të gjendjes së një gazi? Rendisni ato.

13. Cili është thelbi i teorisë së ekuacioneve diferenciale të termodinamikës? Shkruani ekuacionin e kombinuar të ligjit të parë dhe të dytë të termodinamikës.

14. Vizatoni kurbën adiabatike në p - v - dhe T - s -koordinatat. Pse në p - v - në koordinata adiabati është gjithmonë i pjerrët se izotermi?

15. Çfarë tregojnë zonat nën kthesat e proceseve termodinamike p - v - dhe T - s -koordinatat?

16. Vizatoni lakoren izokore në

17. Vizatoni kurbën e izotermës në p - v - dhe T - s -koordinatat.

LITERATURA

1. Termodinamika e Kirillinës. , . Botimi i 3-të, i rishikuar. dhe shtesë M. Nauka, 19 vjeç.

2. Nashchokin termodinamika dhe transferimi i nxehtësisë: një libër shkollor për universitetet. . Botimi i 3-të, i korrigjuar. dhe shtesë M. shkollë e diplomuar, 19s.

3. Gortyshov dhe teknika e eksperimentit termofizik. , ; redaktuar nga . M: Energoatomizdat, 1985. F.35-51.

4. Inxhinieria termike: një libër shkollor për universitetet. redaktuar nga . Botimi i 2-të, i rishikuar. M. Energoatomizdat, 19с.

PËRCAKTIMI I TREGUESIT ADIABATH PËR AJER

Udhëzime për kryerjen e punës laboratorike

sipas kurseve "Inxhinieri termike", " Termodinamika teknike

Dhe inxhinieri e ngrohjes ", "Hidraulikë dhe inxhinieri termike"

Përpiluar nga: SEDELKIN Valentin Mikhailovich

KULESHOV Oleg Yurievich

KAZANTSEVA Irina Leonidovna

Rishikues

Licenca nr.000 datë 14.11.01

Nënshkruar për printim Formati 60´ 84 1/16

Bum. lloji. E kushtëzuar furrë l. Edit akademik. l.

Qarkullimi Porosit falas

Universiteti Teknik Shtetëror i Saratovit

Saratov, rruga Politekhnicheskaya, 77

Shtypur në RIC SSTU. Saratov, rruga Politekhnicheskaya, 77

Eksponent adiabatik(ndonjëherë quhet raporti i Poisson-it) - raporti i kapacitetit të nxehtësisë në presion konstant () ndaj kapacitetit të nxehtësisë në vëllim konstant (). Ndonjëherë quhet edhe faktori i zgjerimit isentropik. I caktuar Letra greke(gama) ose (kapa). Simboli i shkronjës përdoret kryesisht në disiplinat e inxhinierisë kimike. Në inxhinierinë e nxehtësisë, përdoret shkronja latine.

Ekuacioni:

Për të kuptuar këtë marrëdhënie, merrni parasysh eksperimentin e mëposhtëm:

Një cilindër i mbyllur me një pistoni të fiksuar përmban ajër. Presioni brenda është i barabartë me presionin jashtë. Ky cilindër nxehet në një temperaturë të caktuar, të kërkuar. Ndërsa pistoni nuk mund të lëvizë, vëllimi i ajrit në cilindër mbetet i pandryshuar, ndërsa temperatura dhe presioni rriten. Kur arrihet temperatura e kërkuar, ngrohja ndalon. Në këtë moment, pistoni "lirohet" dhe, falë kësaj, fillon të lëvizë jashtë pa shkëmbim nxehtësie me mjedisin (ajri zgjerohet në mënyrë adiabatike). Gjatë kryerjes së punës, ajri brenda cilindrit ftohet nën temperaturën e arritur më parë. Për ta kthyer ajrin në një gjendje ku temperatura e tij të arrijë përsëri vlerën e kërkuar të përmendur më sipër (me pistonin ende të "liruar"), ajri duhet të nxehet. Për këtë ngrohje është e nevojshme të furnizohet afërsisht 40% nga jashtë (për gaz diatomik - ajër) më shumë ngrohje se sa ishte furnizuar gjatë ngrohjes së mëparshme (me piston të fiksuar). Në këtë shembull, sasia e nxehtësisë e furnizuar në një cilindër me një piston fiks është në përpjesëtim me , ndërsa sasinë totale Futja e nxehtësisë është proporcionale me . Kështu, eksponenti adiabatik në këtë shembull është 1.4.

Një mënyrë tjetër për të kuptuar ndryshimin midis dhe është se ai zbatohet kur punohet në një sistem që detyrohet të ndryshojë vëllimin e tij (d.m.th., nga lëvizja e një pistoni që ngjesh përmbajtjen e cilindrit), ose nëse punohet. në një sistem duke ndryshuar temperaturën e tij (d.m.th., duke ngrohur gazin në cilindër, i cili e detyron pistonin të lëvizë). zbatohet vetëm nëse - dhe kjo shprehje tregon punën e bërë nga gazi - është e barabartë me zero. Le të shqyrtojmë ndryshimin midis hyrjes së nxehtësisë me një piston fiks dhe hyrjes së nxehtësisë me një piston të lirë. Në rastin e dytë, presioni i gazit në cilindër mbetet konstant, dhe gazi do të zgjerohet, duke bërë punë në atmosferë dhe do të rrisë energjinë e tij të brendshme (me rritjen e temperaturës); Nxehtësia që furnizohet nga jashtë shkon vetëm pjesërisht drejt ndryshimit të energjisë së brendshme të gazit, ndërsa pjesa tjetër e nxehtësisë shkon drejt kryerjes së punës nga gazi.

Marrëdhëniet për një gaz ideal

Për një gaz ideal, kapaciteti i nxehtësisë nuk varet nga temperatura. Prandaj, entalpia mund të shprehet si dhe energjia e brendshme mund të përfaqësohet si . Kështu, mund të themi gjithashtu se eksponenti adiabatik është raporti i entalpisë me energjinë e brendshme:

Nga ana tjetër, kapacitetet e nxehtësisë mund të shprehen gjithashtu përmes eksponentit adiabatik () dhe konstantës universale të gazit ():

Mund të jetë mjaft e vështirë të gjesh informacione për vlerat e tabelës, ndërsa vlerat e tabelës jepen më shpesh. Në këtë rast mund të përdorni formulën e mëposhtme për të përcaktuar:

ku është sasia e substancës në nishane.

Marrëdhëniet duke përdorur shkallë lirie

Eksponenti adiabatik () për një gaz ideal mund të shprehet në termat e numrit të shkallëve të lirisë () të molekulave të gazit:

Shprehjet termodinamike

Vlerat e marra duke përdorur marrëdhënie të përafërta (në veçanti), në shumë raste, nuk janë mjaft të sakta për llogaritjet inxhinierike praktike, të tilla si llogaritjet e shkallës së rrjedhës përmes tubacioneve dhe valvulave. Preferohet të përdoret vlerat eksperimentale sesa ato të marra duke përdorur formula të përafërta. Vlerat strikte të marrëdhënieve mund të llogariten duke përcaktuar nga vetitë e shprehura si:

Vlerat janë të lehta për t'u matur, ndërsa vlerat për duhet të përcaktohen nga formula si kjo. Shihni këtu ( anglisht) për të marrë më shumë informacion të detajuar mbi marrëdhëniet ndërmjet kapaciteteve të nxehtësisë.

Procesi adiabatik

ku është presioni dhe është vëllimi i gazit.

Përcaktimi eksperimental i vlerës së indeksit adiabatik

Meqenëse proceset që ndodhin në vëllime të vogla të gazit gjatë kalimit valë zanore, janë afër adiabatit, indeksi adiabatik mund të përcaktohet duke matur shpejtësinë e zërit në gaz. Në këtë rast, indeksi adiabatik dhe shpejtësia e zërit në gaz do të lidhen me shprehjen e mëposhtme:

ku është eksponenti adiabatik; - konstante Boltzmann; - konstante universale e gazit; - temperatura absolute në kelvin; - pesha molekulare; - masë molare.

Një mënyrë tjetër për të përcaktuar në mënyrë eksperimentale vlerën e eksponentit adiabatik është metoda Clément-Desormes, e cila përdoret shpesh në qëllime arsimore gjatë ekzekutimit punë laboratorike. Metoda bazohet në studimin e parametrave të një mase të caktuar gazi që kalon nga një gjendje në tjetrën nga dy procese të njëpasnjëshme: adiabatike dhe izokorik.

Konfigurimi i laboratorit përfshin një shishe qelqi të lidhur me një matës presioni, një rubinet dhe një llambë gome. Llamba përdoret për të pompuar ajrin në tullumbace. Një kapëse e veçantë parandalon rrjedhjen e ajrit nga cilindri. Matësi i presionit mat ndryshimin e presionit brenda dhe jashtë cilindrit. Valvula mund të lëshojë ajrin nga cilindri në atmosferë.

Lëreni cilindrin fillimisht të jetë në presionin atmosferik dhe temperaturën e dhomës. Procesi i kryerjes së punës mund të ndahet në dy faza, secila prej të cilave përfshin një proces adiabatik dhe izokorik.

Faza 1:
Me rubinetin e mbyllur, pomponi në cilindër sasi e vogël ajrosni dhe shtrëngoni zorrën me një kapëse. Në të njëjtën kohë, presioni dhe temperatura në cilindër do të rriten. Ky është një proces adiabatik. Me kalimin e kohës, presioni në cilindër do të fillojë të ulet për shkak të faktit se gazi në cilindër do të fillojë të ftohet për shkak të shkëmbimit të nxehtësisë nëpër muret e cilindrit. Në këtë rast, presioni do të ulet me ndërtimin e vëllimit. Ky është një proces izokorik. Pasi të presim derisa temperatura e ajrit brenda cilindrit të jetë e barabartë me temperaturën e ajrit të ambientit, ne do të regjistrojmë leximet e matësit të presionit.

Faza e dytë:
Tani hapni prekjen 3 për 1-2 sekonda. Ajri në tullumbace do të zgjerohet në mënyrë adiabatike deri në presionin atmosferik. Në të njëjtën kohë, temperatura në cilindër do të ulet. Më pas mbyllim rubinetin. Me kalimin e kohës, presioni në cilindër do të fillojë të rritet për shkak të faktit se gazi në cilindër do të fillojë të nxehet për shkak të shkëmbimit të nxehtësisë nëpër muret e cilindrit. Në këtë rast, presioni do të rritet përsëri në një vëllim konstant. Ky është një proces izokorik. Pasi presim derisa temperatura e ajrit brenda cilindrit të krahasohet me temperaturën e ajrit të ambientit, ne regjistrojmë leximin e matësit të presionit. Për secilën degë prej 2 fazash, mund të shkruani ekuacionet përkatëse adiabatike dhe izokore. Rezultati është një sistem ekuacionesh që përfshijnë eksponentin adiabatik. Zgjidhja e tyre e përafërt çon në formulën e mëposhtme të llogaritjes për vlerën e dëshiruar.

Qëllimi i punës: njihuni me procesin adiabatik, përcaktoni indeksin adiabatik për ajrin.

Pajisjet: cilindër me valvul, kompresor, matës presioni.

HYRJE TEORIKE

Procesi adiabatikështë një proces që ndodh në sistemi termodinamik pa shkëmbim nxehtësie me mjedisin. Sistemi termodinamikështë një sistem që përmban sasi e madhe grimcat. Për shembull, një gaz, numri i molekulave të të cilit është i krahasueshëm me numrin Avagadro 6,02∙10 23 1/mol. Megjithëse lëvizja e secilës grimcë i bindet ligjeve të Njutonit, ka aq shumë prej tyre sa është e pamundur të zgjidhet sistemi i ekuacioneve dinamike për të përcaktuar parametrat e sistemit. Prandaj, gjendja e sistemit karakterizohet nga parametra termodinamikë, siç është presioni P, vëllimi V, temperatura T.

Sipas ligji i parë i termodinamikës, i cili është ligji i ruajtjes së energjisë në proceset termodinamike, nxehtësia P, i furnizuar në sistem, shpenzohet për kryerjen e punës A dhe ndryshimi i energjisë së brendshme Δ U

Q=A+ D U. (1)

Nxehtësiaështë sasia e energjisë së lëvizjes kaotike të transferuar në sistemin termodinamik. Furnizimi me nxehtësi çon në rritjen e temperaturës: , ku n- sasia e gazit, ME− Kapaciteti molar i nxehtësisë, në varësi të llojit të procesit. Energjia e brendshme gazi ideal është energjia kinetike molekulat. Është proporcionale me temperaturën: , ku Cv– kapaciteti molar i nxehtësisë gjatë ngrohjes izokorik. Punë Ndryshimi elementar i vëllimit nga forcat e presionit është i barabartë me produktin e presionit dhe ndryshimit të vëllimit: dA= PdV.

Për një proces adiabatik që ndodh pa shkëmbim nxehtësie ( P= 0), puna është bërë për shkak të ndryshimeve në energjinë e brendshme, A = − D U. Gjatë zgjerimit adiabatik, puna e bërë nga gazi është pozitive, kështu që energjia e brendshme dhe temperatura ulen. Kur kompresohet, e kundërta është e vërtetë. Të gjitha proceset që ndodhin me shpejtësi mund të konsiderohen me saktësi adiabatike.

Le të nxjerrim ekuacionin e procesit adiabatik të një gazi ideal. Për ta bërë këtë, ne zbatojmë ekuacionin e ligjit të parë të termodinamikës për një proces elementar adiabatik dA= − dU, që merr formën РdV =−n С v dT. Le t'i shtojmë kësaj ekuacioni diferencial një tjetër, i marrë duke diferencuar ekuacionin Mendeleev-Clapeyron ( PV=νRT): PdV +VdP =nR dT. Duke përjashtuar një nga parametrat në dy ekuacione, për shembull, temperaturën, marrim një marrëdhënie për dy parametrat e tjerë . Duke integruar dhe fuqizuar, marrim ekuacionin adiabatik për sa i përket presionit dhe vëllimit:

P V g = konst.

Po kështu:

T V g -1 = konst, P g -1 T -- g = konst. (2)

Këtu – eksponent adiabatik, e barabartë me raportin kapacitetet ngrohëse të gazit gjatë ngrohjes izobarike dhe izokorike.

Le të marrim një formulë për eksponentin adiabatik në teorinë kinetike molekulare. Kapaciteti molar i nxehtësisë sipas përkufizimit është sasia e nxehtësisë që kërkohet për të ngrohur një mol të një lënde me një Kelvin. Gjatë ngrohjes izokorike, nxehtësia shpenzohet vetëm për të rritur energjinë e brendshme . Duke zëvendësuar nxehtësinë, marrim .

Ngrohja izobarike e gazit në kushte presion konstant gjithashtu një pjesë e nxehtësisë shpenzohet në punën e ndryshimit të vëllimit . Prandaj, sasia e nxehtësisë ( dQ = dU + dA) e fituar nga ngrohja izobarike me një Kelvin do të jetë e barabartë me . Duke zëvendësuar formulën e kapacitetit të nxehtësisë, marrim .

Pastaj eksponent adiabatik mund të përcaktohet teorikisht nga formula

Këtu i – numri i shkallëve të lirisë molekulat e gazit. Ky është numri i koordinatave të mjaftueshme për të përcaktuar pozicionin e molekulës në hapësirë ​​ose numrin e përbërësve të energjisë përbërëse të molekulës. Për shembull, për molekula monoatomike energjia kinetike mund të përfaqësohet si shuma e tre komponentëve të energjisë që korrespondojnë me lëvizjen përgjatë tre akseve koordinative, i= 3. Për të vështirë molekula diatomike duhet të shtohen edhe dy komponentë të energjisë së lëvizjes rrotulluese, pasi nuk ka energji rrotulluese rreth boshtit të tretë që kalon nëpër atomet. Pra, për molekulat diatomike i= 5. Për ajrin si gaz diatomik, vlera teorike e indeksit adiabatik do të jetë e barabartë me g = 1,4.

Eksponenti adiabatik mund të përcaktohet eksperimentalisht me metodën Clément–Desormes. Ajri pompohet në tullumbace, duke e ngjeshur atë në një presion të caktuar. R 1, pak më atmosferike. Kur kompresohet, ajri nxehet pak. Pas themelimit ekuilibri termik tullumbace në kohë të shkurtër hapur. Në këtë proces zgjerimi 1–2 presioni bie në atmosferë R 2 =P atm, dhe masa e gazit në studim, e cila më parë zinte një pjesë të vëllimit të cilindrit V 1, zgjerohet, duke zënë të gjithë cilindrin V 2 (Fig. 1). Procesi i zgjerimit të ajrit (1−2) ndodh shpejt, ai mund të konsiderohet adiabatik, që ndodh sipas ekuacionit (2)

. (4)

Në procesin e zgjerimit adiabatik, ajri ftohet. Pas mbylljes së valvulës, ajri i ftohur në cilindër përmes mureve të cilindrit nxehet në temperaturën laboratorike T 3 = T 1. Ky është një proces izokorik 2–3

. (5)

Duke zgjidhur ekuacionet (4) dhe (5) së bashku, duke përjashtuar temperaturat, marrim ekuacionin , nga i cili duhet të përcaktohet indeksi adiabatik γ . Sensori i presionit nuk mat presionin absolut, i cili është shkruar në ekuacionet e procesit, por presionin e tepërt mbi presionin atmosferik. Kjo është R 1 = Δ R 1 +R 2, dhe R 3 =Δ R 3 +R 2. Duke kaluar në presione të tepërta, ne marrim . Presionet e tepërta janë të vogla në krahasim me presionin atmosferik R 2. Le të zgjerojmë termat e ekuacionit në një seri sipas relacionit . Pas reduktimit me R 2 marrim për eksponentin adiabatik formula e llogaritjes

. (6)

Instalimi i laboratorit (Fig. 2) përbëhet nga një cilindër xhami, i cili komunikon me atmosferën përmes një valvule Atmosfera. Ajri derdhet në cilindër nga një kompresor me rubinetin e hapur. TE. Pas pompimit, për të shmangur rrjedhjen e ajrit, mbyllni rubinetin.

KRYERJA E PUNËS

1. Lidheni instalimin me një rrjet 220 V.

Hapni rubinetin e cilindrit. Ndizni kompresorin, pomponi ajrin në presion të tepërt në intervalin 4–11 kPa. Mbyllni rubinetin e cilindrit. Prisni 1,5–2 minuta, regjistroni vlerën e presionit Δ R 1 në tryezë.

2. Kthejeni valvulën Atmosfera derisa të klikojë, valvula hapet dhe mbyllet. Do të ketë çlirim adiabatik të ajrit me ulje të temperaturës. Monitoroni rritjen e presionit në cilindër ndërsa nxehet. Masa presioni më i lartë Δ R 3 pasi të jetë vendosur ekuilibri termik. Shkruani rezultatin në tabelë.

Përsëriteni eksperimentin të paktën pesë herë, duke ndryshuar presionin fillestar në intervalin 4-11 kPa.

Fikni instalimin.

3. Bëni llogaritjet. Përcaktoni indeksin adiabatik në çdo eksperiment duke përdorur formulën (6). Shkruajeni atë në tabelë. Përcaktoni vlerën mesatare të indeksit adiabatik<γ >

4. Vlerësoni gabimin e rastësishëm të matjes duke përdorur formulën për matjet direkte

. (7)

5. Shkruani rezultatin në formë g = <g> ± dg. R= 0.9. Krahasoni rezultatin me vlerën teorike të indeksit adiabatik të një gazi diatomik g teori = 1,4.

Nxirrni përfundime.

PYETJE TESTI

1. Jepni përkufizimin e një procesi adiabatik. Shkruani ligjin e parë të termodinamikës për një proces adiabatik. Shpjegoni ndryshimin e temperaturës së gazit gjatë proceseve adiabatike të ngjeshjes dhe zgjerimit.

2. Nxjerrë ekuacionin e procesit adiabatik për parametrat presion – vëllim.

3. Nxjerrë ekuacionin e procesit adiabatik për parametrat presion – temperaturë.

4. Përcaktoni numrin e shkallëve të lirisë së molekulave. Si varet energjia e brendshme e një gazi ideal nga lloji i molekulave?

5. Si kryhen proceset me ajër në ciklin Clément – ​​Desormes, si ndryshojnë presionet dhe temperaturat në procese?

6. Nxjerr një formulë llogaritëse për përcaktimin eksperimental të indeksit adiabatik.

Informacione të lidhura.

PËRKUFIZIM

Përshkruan procesin adiabatik që ndodh në. Adiabatik është një proces në të cilin nuk ka shkëmbim nxehtësie midis sistemit në shqyrtim dhe mjedisit: .

Ekuacioni i Poisson-it duket si ky:

Këtu, vëllimi i zënë nga gazi është i tij, dhe vlera quhet eksponent adiabatik.

Eksponenti adiabatik në ekuacionin e Poisson-it

Në llogaritjet praktike, është e përshtatshme të kujtojmë se për një gaz ideal, eksponenti adiabatik është i barabartë me , për një gaz diatomik - , dhe për një gaz triatomik - .

Çfarë duhet bërë me gaze reale, Kur rol të rëndësishëm a fillojnë të luajnë forcat e bashkëveprimit ndërmjet molekulave? Në këtë rast, indeksi adiabatik për çdo gaz në studim mund të merret në mënyrë eksperimentale. Një metodë e tillë u propozua në 1819 nga Clément dhe Desormes. Mbushim cilindrin me gaz të ftohtë derisa të arrijë presioni në të. Pastaj hapim rubinetin, gazi fillon të zgjerohet adiabatikisht dhe presioni në cilindër bie në presionin atmosferik. Pasi gazi të nxehet në mënyrë izohorike në temperaturën e ambientit, presioni në cilindër do të rritet në . Pastaj eksponenti adiabatik mund të llogaritet duke përdorur formulën:

Indeksi adiabatik është gjithmonë më i madh se 1, prandaj, gjatë ngjeshjes adiabatike të një gazi - ideal dhe real - në një vëllim më të vogël, temperatura e gazit gjithmonë rritet, dhe gjatë zgjerimit gazi ftohet. Kjo veti e procesit adiabatik, e quajtur stralli pneumatik, përdoret në motorët me naftë, ku përzierja e djegshme ngjeshet në cilindër dhe ndizet nga temperaturë të lartë. Le të kujtojmë ligjin e parë të termodinamikës: , ku - , dhe A është puna e kryer mbi të. Meqenëse puna e bërë nga gazi shkon vetëm për të ndryshuar energjinë e tij të brendshme - dhe rrjedhimisht temperaturën. Nga ekuacioni Poisson mund të marrim një formulë për llogaritjen e punës së një gazi në një proces adiabatik:

Këtu n është sasia e gazit në mol, R është konstanta universale e gazit, T është temperaturë absolute gazit

Ekuacioni Poisson për një proces adiabatik përdoret jo vetëm në llogaritjet e motorit djegia e brendshme, por edhe në projektimin e makinerive ftohëse.

Vlen të kujtohet se ekuacioni Poisson përshkruan me saktësi vetëm një proces adiabatik të ekuilibrit që përbëhet nga gjendje ekuilibri të alternuara vazhdimisht. Nëse në realitet hapim valvulën në cilindër në mënyrë që gazi të zgjerohet adiabatikisht, do të lindë një proces kalimtar i paqëndrueshëm me vorbullat e gazit, të cilat do të shuhen për shkak të fërkimit makroskopik.

Shembuj të zgjidhjes së problemeve

SHEMBULL 1

SHEMBULL 2