In diesem Artikel wird ausführlich auf das adiabatische Beispiel eingegangen, dh Beispiele für adiabatische Prozesse. Ein adiabatischer Prozess ist einer der vielen wichtigen thermodynamischen Prozesse.
Der Begriff adiabat bedeutet keine Wärme- und Stoffübertragung. Bei einem adiabatischen Prozess findet keine Wärme- oder Stoffübertragung über die Wände oder Grenzen des Systems statt.
Was ist ein adiabatischer Prozess?
An adiabatisch Prozess ist eine Art thermodynamischer Prozess, bei dem es keinen Wärme- und Stoffaustausch zwischen dem System und seiner Umgebung gibt, dh es kann weder Wärme noch Masse aus- oder in das System eindringen.
Die Energieübertragung aus einem adiabatischen System erfolgt in Form von geleisteter Arbeit. Die Wärmeübertragung wird durch die adiabatischen Wände des Systems verhindert. Das Arbeitsfluid im Inneren des Systems kann Arbeit verrichten, indem es die Wände des Systems hin und her oder auf und ab bewegt. Zum Beispiel Kolben.
Mathematisch lässt sich ein adiabatischer Prozess darstellen als
Del Q= 0 und Del m = 0
Wo Q darstellt Wärmeübertragung
Und
m steht für Stoffübergang
Was wird im adiabatischen Prozess geleistet?
Zur Berechnung der geleisteten Arbeit sind nur wenige Parameter erforderlich adiabatisch Prozess. Diese Parameter sind spezifische Verhältnis-, Start- und Endtemperaturen des Prozesses oder Start- und Enddruckwerte des Prozesses.
Mathematisch,
Die Arbeit im adiabatischen System ist gegeben durch
W = R/1-γ x (T2 - T1)
Woher,
Y ist das spezifische Wärmeverhältnis
R ist die universelle Gaskonstante
T1 ist die Temperatur vor dem Beginn des adiabatischen Prozesses
T2 repräsentiert die Temperatur nach Abschluss des adiabatischen Prozesses
Anwendungen adiabatischer Annahmen
Vorname Gesetz der Thermodynamik für ein geschlossenes System kann geschrieben werden als: dU=QW. Dabei ist U die innere Energie des Systems, Q die Wärmeübertragung und W die vom System oder am System verrichtete Arbeit.
- Wenn das System starre Wände hat, kann das Volumen nicht geändert werden, daher W=0. Und die Wände sind nicht adiabatisch, dann wird die Energie in Form von Wärme zugeführt, so dass die Temperatur ansteigt.
- Wenn das System starre Wände hat, so dass sich Druck und Volumen nicht ändern, kann das System einen isochoren Prozess zur Energieübertragung durchlaufen. Auch in diesem Fall steigt die Temperatur.
- Bei Systemen mit adiabatischen Wänden und starren Wänden wird die Energie in nicht viskoser, reibungsfreier Druckvolumenarbeit aufgenommen, bei der keine Phasenänderung stattfindet und nur die Temperatur ansteigt, wird dies als isentroper Prozess (oder Prozess konstanter Entropie) bezeichnet. Es ist ein idealer Prozess oder reversibler Prozess.
- Bei nicht adiabatischen Wänden findet eine Wärmeübertragung statt. Dies führt zu einer Zunahme der Zufälligkeit des Systems oder der Entropie des Systems.
Beispiel für adiabatische Prozesse
Die Temperatur des Gases steigt, wenn eine adiabatische Kompression stattfindet, und die Temperatur des Gases sinkt, wenn eine adiabatische Expansion stattfindet.
Eine ausführliche Diskussion wird über adiabatische Kühlung gegeben und adiabate Erwärmung im unteren Abschnitt.
Adiabatische Kühlung– Wenn der Druck eines adiabatischen isolierten Systems verringert wird, dehnt sich das Gas aus und bewirkt, dass das Gas auf die Umgebung wirkt. Dies führt zu einem Temperaturabfall. Dieses Phänomen ist für die Bildung linsenförmiger Wolken am Himmel verantwortlich.
Adiabatische Erwärmung- Wenn an einem adiabaten Inselsystem gearbeitet wird, steigt der Druck des Systems und damit die Temperatur. Adiabatische Erwärmung findet ihren Anwendungen im Dieselmotor während der Verdichtung Hub, um die Temperatur des Kraftstoffdampfs so weit zu erhöhen, dass er gezündet wird.
Beispiel für adiabatische Kompression
Nehmen wir die Daten des Benzinmotors während seines Kompressionshubs als-
Unkomprimiertes Zylindervolumen - 1 L
Spezifisches Wärmeverhältnis-7/5
Verdichtungsverhältnis des Motors - 10:1
Temperatur des unkomprimierten Gases - 300K
Druck von unkomprimiertem Gas - 100 kpa
Berechnen Sie die Endtemperatur danach adiabatische Kompression.
Die Lösung des obigen Problems kann wie folgt gegeben werden:
P1V1γ = C = 6.31Pa.m.21/5
Ebenfalls,
P2V2γ = C = 6.31Pa.m.21/5 = P x (0.0001 m3)7/5
Die Endtemperatur kann also mit der unten angegebenen Gleichung ermittelt werden:
T = PV/Konstante = 2.51 x 106 x 10-4m3/0.333 Pa.m3K-1
Zeichnen von Adiabaten
Adiabat ist die Kurve konstanter Entropie im PV-Diagramm. Die Y-Achse bezeichnet den Druck, die P- und die X-Achse das Volumen, V.
- Ähnlich wie Isothermen nähern sich Adiabats auch der P- und V-Achse asymptotisch.
- Jede Isotherme und Adiabat schneiden sich einmal.
- Sowohl Isotherme als auch Adiabat sehen ähnlich aus, außer während der freien Expansion, wo ein Adiabat eine steilere Neigung hat.
- Adiabats sind in Richtung Ost-Nordost, wenn Isothermen in Richtung Nordosten.
Die Adiabats können im Diagramm unten gezeigt werden-
Bildnachweis: AugPi, Entropieundtemp, CC BY-SA 3.0
Rote Kurven stehen für Isothermen und schwarze Kurven für Adiabaten.
Beispiele für adiabatische Prozesse in der Industrie
Es gibt mehrere Orte, an denen adiabatischer Prozess kann stattfinden. Das Beispiele adiabatischer Prozesse sind wie unten angegeben-
- Das Ablassen von Luft aus einem Luftreifen ist ein Beispiel für eine Gaskompression mit Wärmeentwicklung.
- Düsen, Kompressoren u Turbinen verwenden adiabatische Effizienz für ihr Design. Dies kann als die wichtigste Anwendung des adiabatischen Prozesses angesehen werden.
- Pendeln in einer vertikalen Ebene ist ein perfektes Beispiel für einen adiabatischen Prozess.
- Der harmonische Quantenoszillator ist auch ein Beispiel für einen adiabatischen Prozess oder ein adiabatisches System.
- Icebox verhindert, dass Wärme in das System ein- oder austritt. Dies ist auch ein Beispiel für ein adiabatisches System.
Unterschied zwischen isothermem und adiabatischem Prozess
Die Differenz zwischen isothermer Prozess und adiabatischer Prozess ist unten angegeben-
| Isothermer Prozess | Adiabatischer Prozess |
| Isothermer Prozess ist ein Prozess, bei dem sich die Temperatur des Systems nicht ändert. Der gesamte Prozess findet bei konstanter Temperatur statt. | Der adiabatische Prozess ist ein thermodynamischer Prozess, bei dem keine Wärmeübertragung zwischen System und Umgebung stattfindet, d. h. kein Wärmeaustausch über die Wände des Systems erfolgt. |
| Die geleistete Arbeit ist auf die Nettowärmeübertragung im System zurückzuführen. | Die geleistete Arbeit ist wegen net innere Energie Veränderung innerhalb des Systems. |
| Temperatur kann nicht geändert werden. | Die Temperatur kann bei adiabatischen Verfahren variabel sein. |
| Es kann eine Wärmeübertragung stattfinden. | Eine Wärmeübertragung kann nicht stattfinden. |
Was passiert, wenn eine Flasche mit Hochdruckgas explodiert?
Immer wenn eine Gasflasche mit Hochdruckgas explodiert. Der erfährt zwei Arten von Änderungen. Sie sind-
- Irreversible adiabatische Veränderung.
- Die Temperatur des Gases nimmt aufgrund der Expansion ab.
Druck-Temperatur-Beziehung für einen adiabatischen Prozess
Druck und Temperatur stehen in Beziehung zueinander durch die im folgenden Abschnitt besprochene Gleichung.
Der Zusammenhang zwischen Druck und Temperatur erleichtert uns die Berechnung der Temperatur bei Angabe von Druckpunkten bzw. des Drucks bei Angabe von Temperaturpunkten.
Der Zusammenhang zwischen Temperatur und Druck ist gegeben durch
T2/T1 = (P2/P1)γ-1/γ
Dabei ist T2 die Endtemperatur nach dem Prozess
T1 ist die Temperatur vor dem adiabatischen Prozess
P2 ist der Enddruck
P1 ist der Anfangsdruck
Hallo … ich bin Abhishek Khambhata und habe einen B. Tech in Maschinenbau studiert. Während meiner vierjährigen Ingenieurstätigkeit habe ich unbemannte Luftfahrzeuge entworfen und geflogen. Meine Stärke ist Strömungsmechanik und Wärmetechnik. Mein Projekt im vierten Jahr basierte auf der Leistungssteigerung unbemannter Luftfahrzeuge mittels Solartechnologie. Ich möchte mit Gleichgesinnten in Kontakt treten.