Adiabatische Kompression und Expansion sind zwei in der Thermodynamik bekannte Prozesse.
Dabei wird der Stoff ohne Wärmeübertragung expandiert. Carnot, Diesel, Otto sind Beispiele dafür adiabatischer Prozess.
Die Hauptarbeitsprozesse sind in der Thermodynamik adiabat. einer ist ein reversibler adiabatischer Prozess und ein anderer ist eine irreversible adiabatische Expansion.
Der irreversible adiabatische Prozess findet bei der freien Expansion von Gas statt.
Was ist adiabatische Expansion?
Der adiabatische Prozess in der Thermodynamik wird in verschiedenen Kreisläufen verwendet
Es ist die Ausdehnung von Stoffen im System ohne Wärme- oder Stoffaustausch mit der Umgebung.
Dieses Konzept ist in der Untersuchung der Wärmekraftmaschine gut verstanden. Die Die adiabatische Expansion ist ein idealisierter Prozess ohne Wärmeübertragung.
In der Praxis wird die Expansion des Stoffes in einem System sehr schnell bewirkt. Dieser Vorgang erfolgt schnell, sodass der Wärmeaustausch vom System an die Umgebung minimal ist. Der Wärmefluss durch die Grenze ist deutlich geringer. Dieser Vorgang wird als adiabatische Expansion bezeichnet.
Adiabatische Expansionsformel
Es gibt viele mögliche Bedingungen für die adiabatische Expansionsformel.
Es werden einige Annahmen gemacht, um die Gleichung für den adiabatischen Expansionsprozess voranzutreiben.
Die Wand des Systems ist isolierend
Die Wand des Systems (Zylinder) ist reibungsfrei
Wenn der Kolben durch die Einwirkung des Drucks P . um die Strecke dx nach oben fährt
Die im System verrichtete Arbeit kann wie folgt angegeben werden:
dW = PA dx
Hier ist A die Querschnittsfläche über der Kolbenoberseite,
wir können schreiben A dx = dV = Volumenänderung
dW = P dV
Die Stoffausdehnung erfolgt adiabatisch; der Zustand der Substanz änderte sich von P1, V1, T1 zu P2, V2, T2.
Zustand des adiabatischen Prozesses, PVϒ = Konstante = K
Die Gesamtarbeit am System kann angegeben werden als:
Verwenden Sie P = K * V-ϒ
Adiabatischer Expansionsprozess
Möglich ist dieser Prozess in Motoren, Kälte- & Klimaanlagen
Die Expansion des Gases ist sehr schnell, so dass der Wärmeaustausch zwischen dem System und der Umgebung vernachlässigbar ist.
Es gibt zwei Prozesse adiabatische Kompression und adiabatische Expansion. Beide Prozesse werden in der Praxis mit minimaler Wärmeübertragung an der Grenze durchgeführt.
Die Grundzüge des freien adiabatischen Expansionsprozesses unterscheiden sich etwas von der adiabatischen Expansion.
Angenommen, wir füllen eine Kiste mit Gas und verbinden sie mit einer anderen leeren Kiste. Beide Boxen haben die gleiche Wand. Angenommen, wir durchbohren die gemeinsame Wand, das Gas aus einer Box beginnt sich in der zweiten Box auszudehnen. Dieser Expansionsprozess wird als freie Expansion bezeichnet.
Dieser Expansionsprozess wird durch das Volumen verursacht, sodass der Druck zu Null wird. Es wird keine Arbeit verrichtet, da kein Druck vorhanden ist. Wenn diese Box oder System ist wärmeisoliertist der Vorgang als freie adiabatische Expansion bekannt.
Das Wärmeübertragung Q = 0, geleistete Arbeit W = 0
Adiabatisches Expansionsverhältnis
Bei thermodynamischen Prozessen gibt es zwei spezifische Wärme.
Das spezifische Wärmeverhältnis bei konstantem Druck zu spezifischer Wärme bei konstantem Volumen wird als adiabatischer Index oder spezifisches Wärmeverhältnis bezeichnet.
Wenn Cp = Der Wert der spezifischen Wärme bei konstantem Druck
Cv = Der Wert der spezifischen Wärme bei konstantem Volumen
ϒ = Verhältnis der beiden spezifischen Wärme oder adiabatischer Index
= Cp / Cv
Der adiabatische Index beträgt 1.7 für das einatomige ideale Gas wie Argon, Helium.
Temperaturänderung bei adiabatischer Expansion
Die Temperatur des Systems wird beeinflusst, wenn das System Wärme austauscht.
Bei diesem Prozess findet kein Wärmeaustausch statt, aber die bei der Expansion verrichtete Arbeit ist auf eine Temperaturabsenkung zurückzuführen.
Die innere Energie des adiabatischen Expansionsprozesses ist geringer als die des isothermen Prozesses. Es findet kein Wärmeaustausch mit geringfügiger Arbeit statt.
Ist der Expansionsvorgang frei, bleibt die Temperatur konstant. Die Entropie des Systems steht in direktem Zusammenhang mit dem Volumen, wenn die Temperatur konstant ist. Das Der Prozess ist aufgrund einer Erhöhung der Entropie irreversibel.
Adiabatische Erweiterungsarbeiten
Die dabei verrichtete Arbeit ist eine Funktion der Wärmeübertragung und der inneren Energie.
Beim adiabatischen Prozess ist der Wärmeübergang gleich Null. Verrichtete Arbeit = Veränderung der inneren Energie.
Das Expansionsarbeit des adiabatischen Prozesses ist unten angegeben,
Adiabatische Gasausdehnung
Die adiabatische freie Expansion einer Substanz wie eines Gases ist ein einfach zu verstehendes Konzept.
Das Gas wird im Vakuum ohne äußeren Druck entspannt. Die Arbeit ist bei diesem Vorgang null, weil der äußere Druck null ist. W = P * dV
Wenn sich eingefülltes Gas aus dem Behälter im Raum frei ausdehnen kann, wirkt kein äußerer Druck auf das Gas.
Verrichtete Arbeit = Druck * Volumenänderung
Druck = 0, die am oder vom System geleistete Arbeit ist also Null.
Bei einem adiabatischen Prozess ist die Wärmeübertragung nicht möglich,
Nach dem Ist Gesetz der Thermodynamik,
ΔQ – ΔW = ΔU
Wobei ΔQ = Null und ΔW = Null
Also der Wechsel rein innere Energie = Null.
Adiabatische Expansion eines idealen Gases
Das Verhalten des Prozesses ändert sich, wenn das Gas ideal ist.
Die Expansion des idealen Stoffes wie des idealen Gases ist ein Prozess konstanter Temperatur (isothermer Prozess)
Wir betrachten den isentropischen und den adiabatischen Prozess im Allgemeinen als gleich, aber es ist nicht in allen Fällen gleich. Betrachten wir die Beispiel für die Erweiterung des Ideals Gas.
Wir betrachten einige Annahmen für diesen Prozess,
- Der Zylinder und der Kolben sind reibungsfrei
- Außerhalb des Kolbens und des Zylinders herrscht Unterdruck
- Der Kolben und der Zylinder sind wärmeisoliert
- Es findet keine Wärmeübertragung zwischen dem System und der Umgebung statt (Adiabatischer Prozess)
Wenn sich gefülltes Gas durch Drücken des Kolbens ausdehnen lässt, dehnt sich das Gas aufgrund des Volumens ohne äußeren Druck aus. Dieser Prozess ist ein Beispiel für erhöhte Entropie und ein irreversibler Prozess.
Adiabatische irreversible Expansion
Bei dem irreversiblen Prozess wird das Anfangsstadium nach Abschluss des Prozesses nicht wiederhergestellt.
Die Entropie des Systems ändert sich aufgrund von Reibung. Dieser Prozess ist nicht langsam wie quasi-statisch.
Der Außendruck für ein ideales Gas ist beim adiabatischen Expansionsprozess konstant.
Das adiabatische irreversible Expansion Der Prozess ist isotherm.
Beispiel für adiabatische Expansion
Ihre vielen Verfahren im Engineering werden als adiabatische Expansion bezeichnet.
- Luftaustritt aus dem Reifen oder Behälter
- Ausdehnung von Gas in Gas Turbine adiabatisch
- Expansion in Dampf Düse & Turbine
- Expansion innerhalb der Kolben-Zylinder-Anordnung mit einer Annahme
- Freie adiabatische Expansion des in einem Behälter enthaltenen Gases
- Expansionsprozess in der Wärmekraftmaschine mit einer Annahme
- Adiabatische Erwärmung und Kühlsystem
- Erweiterungsgerät
Ich bin Deepak Kumar Jani und promoviere in Mechanik und erneuerbaren Energien. Ich verfüge über fünf Jahre Lehrerfahrung und zwei Jahre Forschungserfahrung. Meine Interessengebiete sind Wärmetechnik, Automobiltechnik, mechanische Messung, technisches Zeichnen, Strömungsmechanik usw. Ich habe ein Patent zum Thema „Hybridisierung grüner Energie zur Stromerzeugung“ angemeldet. Ich habe 17 Forschungsarbeiten und zwei Bücher veröffentlicht.
Ich freue mich, Teil von Lambdageeks zu sein und möchte den Lesern einige meiner Fachkenntnisse auf einfache Weise präsentieren.
Abgesehen von Wissenschaft und Forschung wandere ich gerne in der Natur, fange die Natur ein und wecke bei den Menschen ein Bewusstsein für die Natur.
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