አድያባቲክ ሂደት፡ ማወቅ የሚገባቸው 7 አስገራሚ እውነታዎች

የውይይት ርዕስ፡ አድያባቲክ ሂደት

• የአዲያባቲክ ሂደት ፍቺ
• የአዲያባቲክ ሂደት ምሳሌዎች
• የአዲያባቲክ ሂደት ቀመር
• የአዲያባቲክ ሂደት አመጣጥ
• የአዲያባቲክ ሂደት ሥራ ተከናውኗል
• ሊቀለበስ የሚችል adiabatic ሂደት እና የማይመለስ adiabatic ሂደት
• አዲያባቲክ ግራፍ

የአዲያባቲክ ሂደት ፍቺ

የመጀመሪያውን የቴርሞዳይናሚክስ ህግ በማክበር ከስርአቱ ወደ አካባቢው የሚለዋወጥ ሙቀት በሌለበት በማስፋፋት ወይም በመጨመቅ ወቅት የሚከሰተው ሂደት አድያባቲክ ሂደት ተብሎ ሊጠራ ይችላል። ከ የሚለየው isothermal ሂደት, adiabatic ሂደት በሥራ መልክ ኃይልን ወደ አካባቢው ያስተላልፋል. ሊቀለበስ ወይም ሊቀለበስ የማይችል ሂደት ሊሆን ይችላል.

እንደ እውነቱ ከሆነ ምንም ዓይነት አካላዊ ሂደት በድንገት ሊከሰት ስለማይችል ወይም ሥርዓት ሙሉ በሙሉ ሊገለበጥ ስለማይችል ፍጹም የሆነ አድያባቲክ ሂደት ፈጽሞ ሊገኝ አይችልም.

ኃይል (እንደ ሥራ፣ ሙቀት፣ ወይም ቁስ አካል) ወደ ሥርዓት ውስጥ ሲገባ ወይም ሲወጣ የሚለውን የመጀመሪያውን የቴርሞዳይናሚክስ ሕግ በመከተል፣ የስርዓቱ ውስጣዊ ኃይል ከኃይል ጥበቃ ሕግ ጋር በተዛመደ ይለዋወጣል፣ ኢ እንደ የውስጥ ሃይል፣ Q በስርዓቱ ላይ የሚጨመረው ሙቀት እና W የተከናወነው ስራ ነው።

ΔE=Q-W

የሙቀት ልውውጥ በማይኖርበት ጊዜ ለ adiabatic ሂደት ፣

ΔE= -W

የ adiabatic ሂደት እንዲካሄድ የሚያስፈልጉ ሁኔታዎች፡-

• ስርዓቱ ከአካባቢው ሙሉ በሙሉ የተከለለ መሆን አለበት.
• የሙቀት ማስተላለፊያው በቂ በሆነ ጊዜ ውስጥ እንዲከሰት, ሂደቱ በፍጥነት መከናወን አለበት.

አድያባቲክ ሂደት ለምሳሌ

1. በሞቃት ጋዞች መካከል በተገኘ ውስጣዊ ማቃጠያ ሞተር ውስጥ የማስፋፊያ ሂደት.
2. የኳንተም-ሜካኒክ አናሎግ ኦስሲሊተር ክላሲክ ኳንተም ሃርሞኒክ oscillator በመባል ይታወቃል።
3. በማቀዝቀዣው ስርዓት ውስጥ የሚፈሱ ጋዞች.
4. ከሳንባ ምች ጎማ የተለቀቀው አየር በጣም አስፈላጊ እና የተለመደ የአዲያባቲክ ሂደት ምሳሌ ነው።
5. በበረዶ ሳጥን ውስጥ የተከማቸ በረዶ ወደ ውስጥ እና ወደ አካባቢው የማይተላለፍ የሙቀት መርሆዎችን ይከተላል።
6. ተርባይኖች ሙቀትን እንደ መካከለኛ በመጠቀም ሥራን ለማምረት, ሙቀቱ በአካባቢው ላይ ስለሚጠፋ የስርዓቱን ውጤታማነት ስለሚቀንስ እንደ ጥሩ ምሳሌ ይቆጠራል.

የአዲያባቲክ ሂደት ቀመር

የ adiabatic ሂደት መግለጫ በሒሳብ ቃላት ሊሰጥ ይችላል፡-

ΔQ=0

ጥ=0፣

ΔU = -W, (በስርዓቱ ውስጥ ምንም የሙቀት ፍሰት ስለሌለ)

ስለዚህ,

በቋሚ adiabatic ሂደት ላይ የሙቀት እና የሥራ ግንኙነቶችን ማግለል የሚከናወንበትን ስርዓት አስቡበት። ብቸኛው የኢነርጂ መስተጋብር በስርዓቱ ውስጥ በአካባቢው ያለው የድንበር ስራ ነው.

δq=0=ዱ+δW

0=dU+PdV

ተስማሚ ጋዝ

የተለየ ሥራ ለመሥራት በአንድ ክፍል የሙቀት መጠን የማይገኝ የሙቀት ኃይል መጠን የአንድ ሥርዓት ኢንትሮፒ ተብሎ ሊገለጽ ይችላል። በ interparticle ሞለኪውላዊ መስተጋብር ውስጥ ያሉ የነጥብ ቅንጣቶች የዘፈቀደ እንቅስቃሴን የሚያካትት ግምታዊ ጋዝ ተስማሚ ነው።

ትክክለኛው የጋዝ ቀመር ሞላር ቅርፅ የሚሰጠው በ፡

PV=RT

dU=C_v.ዲ.ቲ

C_v.dt + (RT) dV/V=0

እኩልታዎችን በማጣመር,

የአዲያባቲክ ሂደት እኩልታ እንደሚከተለው ሊገለጽ ይችላል፡-

PVY = ቋሚ

የት,

• P= ግፊት
• V= ድምጽ
• Y= adiabatic index; (ሲ_p/C_v)

ሊቀለበስ ለሚችል adiabatic ሂደት፣

• P^1-ኤT^Y = ቋሚ,
• VT^{f / 2} = ቋሚ,
• TV^Y-1 = ቋሚ። (ቲ = ፍፁም ሙቀት)

ይህ ሂደት isentropic ሂደት በመባልም ይታወቃል፣ ፍሪክሽን የለሽ የስራ ዝውውሮችን እና አድያባቲክን የያዘ ሃሳባዊ ቴርሞዳይናሚክስ ሂደት ነው። በዚህ ሊቀለበስ የሚችል ሂደት, ሙቀት ወይም ሥራ ማስተላለፍ የለም.

የአዲያባቲክ ሂደት አመጣጥ

የውስጥ ኃይል ለውጥ dU ስራ ለመስራት ስርዓት ውስጥ dW በተጨማሪም ሙቀቱ ተጨምሯል dQ የ adiabatic ሂደት ሊመጣ የሚችልበት የመጀመሪያው የቴርሞዳይናሚክስ ህግ ጋር ሊዛመድ ይችላል።

dU=dQ-dW

እንደ ትርጉሙ.

dQ=0 

ስለዚህ,

dQ=0=dU+dW

የሙቀት መጨመር የኃይል መጠን ይጨምራል U ለ 1 ሞል ንጥረ ነገር የሙቀት ለውጥ ለአንድ ክፍል የተጨመረው የሙቀት መጠን ልዩ ሙቀትን መግለፅ።

(n ቁጥር ሞለስ ነው)፣ ስለዚህ፡-

0=PdV+nC_vdT

ከ ተስማሚ የጋዝ ሕግ ፣

PV = nRT

PdV +VdP=nRdT

የማዋሃድ እኩልታ 1 ና 2,

ለቋሚ ግፊት ሲ_p, ሙቀት መጨመር እና,

γ ነው። የተወሰነ ሙቀት

የመዋሃድ እና የልዩነት ጽንሰ-ሀሳቦችን በመጠቀም ወደሚከተለው ደርሷል-

ይህ ከላይ ያለው እኩልታ የ adiabatic ሂደትን ለያዘው ጥሩ ጋዝ እውን ይሆናል።

አድያባቲክ ሂደት ሥራ ተከናውኗል.

ለአንድ ግፊት P እና ተሻጋሪ አካባቢ A በትንሽ ርቀት መንቀሳቀስ dxየኃይሉ ተግባር የሚሰጠው በ፡-

F=PA

እና በስርዓቱ ላይ የተከናወነው ስራ እንደሚከተለው ሊፃፍ ይችላል-

dW=Fdx
=PAdx
= ፒዲቪ

ጀምሮ ፣

dW=PdV

ለጋዝ መስፋፋት የተሰራው የተጣራ ስራ ከጋዝ ቪ_i ወደ V_f (ከመጀመሪያ እስከ መጨረሻው) እንደ ይሰጣል

ወ= የኤቢሲሲ አካባቢ የ adiabatic ሂደት በሚካሄድበት ጊዜ ከተሰየመው ግራፍ. ሊከተሏቸው የሚገቡት ሁኔታዎች ፍፁም ያልሆነውን የፒስተን ሲሊንደርን ከአንድ ግራም ሞለኪውል ፍጹም ጋዝ ጋር ተያይዘዋል። የሲሊንደር ኮንቴይነሩ ከመከላከያ ቁሳቁስ የተሠራ ነው, እና በግራፉ የተቀረጸው ኩርባ የበለጠ ጥርት ያለ መሆን አለበት.

በስርአቱ ላይ የተከናወኑትን ስራዎች ለማውጣት በትንታኔ ዘዴ እንደሚከተለው ይሆናል.

መጀመሪያ ላይ፣ ለ adiabatic ለውጥ፣ እኛ መገመት እንችላለን፡-

PV_γ = ቋሚ = ኬ

የትኛው ሊሆን ይችላል ፣

ከ (1),

ለመፍታት፣

P₁V₁^γ=P₂V₂^γ=K

በመሆኑም,

የትኛው ነው?

ቲ. በመውሰድ ላይ₁ እና ቲ₂ እንደ ጋዝ የመጀመሪያ እና የመጨረሻ የሙቀት መጠን ፣  

P₁V₁^γ=P₂V₂^γ=K

 ይህንን ቀመር በመጠቀም (2),

አሁን

ሥራውን ለመሥራት በማስፋፋት ሂደት ውስጥ የሚፈለገው ሙቀት-

R እንደ ሁለንተናዊ የጋዝ ቋሚ እና በአድባቲክ መስፋፋት ወቅት, የተከናወነው ስራ የሙቀት መጠንን ከመቀነሱ ጋር በቀጥታ የሚመጣጠን ነው, በአዲአባቲክ መጭመቂያ ጊዜ የሚሰራው ስራ አሉታዊ ነው.

ስለዚህ,

አሁን

ይህ እንደ ሊሰጥ ይችላል በ adiabatic ሂደት ውስጥ የተከናወነ ሥራ.

እና በሂደቱ ውስጥ የሚወጣው ሙቀት-

አዲያባቲክ ግራፍ

የ adiabatic ማስፋፊያ ከርቭ የሂሳብ ውክልና በሚከተሉት ይወከላል፡-

PV^γ =C

P,V,T የሂደቱ ግፊት, መጠን እና የሙቀት መጠን ናቸው. የስርዓቱን የመጀመሪያ ደረጃ ሁኔታዎች እንደ ፒ₁, V₁, እና ቲ₁እንዲሁም የመጨረሻውን ደረጃ እንደ ፒ₂, V₂, እና ቲ₂ እንደቅደም ተከተላቸው የ PV ግራፍ ዲያግራም በዋናነት የተተከለው ለፒስተን ሲሊንደር እንቅስቃሴ በመጀመሪያ እስከ መጨረሻው ለ am ኪሎ አየር ነው።

Adiabatic entropy, adiabatic መጭመቂያ እና መስፋፋት

የውጭ ሃይልን ከከፍተኛ ግፊት ወደ ዝቅተኛ ግፊት ሳያስተላልፍ በነፃነት እንዲስፋፋ የተፈቀደለት ጋዝ በአድባቲክ መስፋፋት እና መጨናነቅ ህግ መሰረት ይቀዘቅዛል። በተመሳሳይም ጋዝ ከዝቅተኛ የሙቀት መጠን ወደ ከፍተኛ የሙቀት መጠን ከተጨመቀ ንጥረ ነገሩ የኃይል ሽግግር ከሌለ ይሞቃል።

• በዙሪያው ያለው የአየር ግፊት ከተቀነሰ የአየር እሽግ ይሰፋል.
• በዚህ ሂደት ውስጥ በቀጥታ ተመጣጣኝ በመሆናቸው ግፊቱን በመቀነሱ ምክንያት ከፍ ባለ ከፍታ ላይ የሙቀት መጠን መቀነስ አለ.
• ሃይል ለማስፋፋት ስራ ለመስራት ወይም የሂደቱን የሙቀት መጠን ለመጠበቅ ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል እና ሁለቱንም በተመሳሳይ ጊዜ አይደለም.

ሊቀለበስ የሚችል adiabatic ሂደት

dE=dQ/dT

የስርአቱ ኢንትሮፒ በቋሚነት የሚቆይበት ፍሪክ-አልባ ሂደት የሚቀለበስ ወይም የሚለው ቃል ሆኖ የተፈጠረ ነው። isentropic ሂደት. ይህ ማለት በ entropy ውስጥ ያለው ለውጥ የማያቋርጥ ነው. የውስጥ ጉልበት በማስፋፊያ ሂደት ውስጥ ከተሰራው ስራ ጋር እኩል ነው.

ስለሌለ ሙቀት ማስተላለፍ,

dQ=0

በመሆኑም,

dQ/dT=0

ይህም ማለት፡-

dE=0

የሚቀለበስ ምሳሌዎች isentropic ሂደት በጋዝ ተርባይኖች ውስጥ ሊገኝ ይችላል.

የማይቀለበስ adiabatic ሂደት

ስሙ እንደሚያመለክተው በጋዞች መስፋፋት ወቅት የስርዓተ-ፆታ ለውጥ የሚያስከትለው የውስጥ ግጭት መበታተን ሂደት የማይቀለበስ የ adiabatic ሂደት ነው።

ይህ በአጠቃላይ ሂደቱ እየጨመረ በሄደ መጠን ኢንትሮፒ እየጨመረ ይሄዳል, ይህም በተመጣጣኝ መጠን ሊከናወን የማይችል እና ወደ ቀድሞው ሁኔታው ​​መከታተል አይችልም.

ስለ ቴርሞዳይናሚክስ ማወቅ እዚህ ጠቅ ያድርጉ