Што такое адиабатический працэс?

Дата:

2019-04-18 05:30:15

Прагляды:

441

Рэйтынг:

1Любіць 0Непрыязнасць

Доля:

Table of contents:

Каб пабудаваць цеплавую машыну, якая можа выконваць працу за кошт выкарыстання цеплыні, неабходна стварыць пэўныя ўмовы. Перш за ўсё, цеплавая машына належная працаваць у цыклічным рэжыме, дзе шэраг паслядоўных тэрмадынамічных працэсаў ствараюць цыкл. У выніку здзяйснення цыклу газ, зняволены ў цыліндр з рухомым поршнем, здзяйсняе працу. Але аднаго цыклу для перыядычна дзеючай машыны мала, яна павінна выконваць цыклы раз за разам на працягу пэўнага часу. Сумарная праца, выкананая на працягу зададзенага часу ў рэальнасці, дзялення на час дае яшчэ адно важнае паняцце – магутнасць.

У сярэдзіне XIX стагоддзя былі створаны першыя цеплавыя машыны. Яны рабілі працу, але затрачивали вялікая колькасць цеплыні, атрыманай пры згаранні паліва. Менавіта тады фізікі-тэарэтыкі задаліся пытаннямі: «Як газ працуе ў цеплавой машыне? Як атрымаць максімум працы пры мінімуме выкарыстання паліва?»

Каб выканаць аналіз працы газам, спатрэбілася ўвесці цэлую сістэму азначэнняў і паняццяў. Сукупнасць усіх азначэнняў і стварыла цэлае навуковае напрамак, якое атрымала назву: «Тэхнічная тэрмадынаміка». У тэрмадынаміцы быў прыняты шэраг дапушчэнняў, ніколькі не умаляющих асноўныя высновы. Працоўнае цела – эфемерны газ (не існуе ў прыродзе), які можа быць сціснуты да нулявога аб'ёму, малекулы якога не ўзаемадзейнічаюць паміж сабой. У навакольнага прыродзе існуюць толькі рэальныя газы, якія маюць цалкам пэўныя ўласцівасці, адрозьніваюцца ад ідэальнага газу.

Больш:

Нервовы імпульс, яго пераўтварэнне і механізм перадачы

Нервовы імпульс, яго пераўтварэнне і механізм перадачы

Нервовая сістэма чалавека выступае своеасаблівым каардынатарам у нашым арганізме. Яна перадае каманды ад мозгу мускулатуры, органаў, тканін і апрацоўвае сігналы, якія ідуць ад іх. У якасці своеасаблівага носьбіта дадзеных выкарыстоўваецца нервовы імп...

Куды паступаць пасля 11 класа? Якую выбраць прафесію?

Куды паступаць пасля 11 класа? Якую выбраць прафесію?

Пры выбары сваёй будучай прафесіі не варта абапірацца на чые-то рэкамендацыі і парады, тым больш не трэба падпарадкоўвацца сваім бацькам, якія даволі часта вырашаюць без вас самастойна, куды паступіць пасля 11 класа. Варта задумацца, наколькі паспяхо...

Крывяносная сістэма жывёл, як вынік эвалюцыйнага развіцця свету

Крывяносная сістэма жывёл, як вынік эвалюцыйнага развіцця свету

Крывяносная сістэма жывёл прайшла доўгі шлях фарміравання ў ходзе эвалюцыйнага развіцця свету. Яна ўтварылася на месцы рудыментарных частак першаснай паражніны цела, якая ў вышэйшых жывёл была выцесненая целломом, або другаснай паражніной цела. У пра...

Каб разглядаць мадэлі дынамікі рабочага цела, былі прапанаваныя законы тэрмадынамікі, якія апісваюць асноўныя тэрмадынамічныя працэсы, такія як:

адиабатический працэс

  • изохорный працэс – гэта працэс, які выконваецца без змены працоўнага аб'ёму цела. Ўмова изохорного працэсу, v=const;
  • изобарный працэс – гэта працэс, які выконваецца без змены ціску ў працоўным целе. Ўмова изобарного працэсу, P=const;
  • ізатэрмічны (изотермный) працэс – гэта працэс, які выконваецца пры захаванні тэмпературы на зададзеным узроўні. Ўмова ізатэрмічнага працэсу, T=const;
  • адиабатический працэс (адиабатный, так яго называюць сучасныя цеплатэхнікі) – гэта працэс, здзяйсняемы ў прасторы без абмену цеплынёй з навакольным асяроддзем. Ўмова адиабатического працэсу, q=0;
  • политропный працэс – гэта самы абагульнены працэс, які апісвае ўсе названыя вышэй тэрмадынамічныя працэсы, а таксама ўсе астатнія магчымыя для здзяйснення ў цыліндры з рухомым поршнем.

У перыяд стварэння першых цеплавых машын шукалі цыкл, у якім можна атрымаць самы высокі ККД (каэфіцыент карыснага дзеяння). Садзі Карно, даследуючы сукупнасць тэрмадынамічных працэсаў, па натхненні прыйшоў да распрацоўкі свайго цыклу, які атрымаў яго імя – цыкл Карно. У ім паслядоўна выконваюцца ізатэрмічны, затым адиабатический працэс сціску. Працоўнае цела пасля выканання гэтых працэсаў валодае запасам ўнутранай энергіі, але цыкл яшчэ не завершаны, таму працоўнае цела пашыраецца і выконвае ізатэрмічны працэс пашырэння. Каб скончыць цыкл і вярнуцца да зыходных параметрах працоўнага цела, выконваецца адиабатический працэс пашырэння.

Карно даказаў, што ККД у яго цыкле дасягае максімуму і залежыць толькі ад тэмператур двух ізатэрм. Чым вышэй рознасць паміж імі, тым, адпаведна, вышэй тэрмічны ККД. Спробы стварыць цеплавую машыну па цыклу Карно так і не ўвянчаліся поспехам. Гэта ідэальны цыкл, які выканаць нельга. Але ён даказаў галоўны прынцып другога пачатку тэрмадынамікі аб немагчымасці атрымання работы, роўнай выдатках цеплавой энергіі. Быў сфармуляваны шэраг азначэнняў другога пачатку (закону) тэрмадынамікі, на падставе якіх Рудольф Клаўзіус ўвёў паняцце энтрапіі. Галоўны вывад яго даследаванняў – энтрапія пастаянна ўзрастае, што вядзе да цеплавой «смерці».

Самым галоўным дасягненнем Рэсурсаў з'явілася разуменне сутнасці адиабатического працэсу, пры яго выкананні энтрапія рабочага цела не змяняецца. Таму адиабатический працэс па Клаузиусу – гэта s=const. Тут s – гэта энтрапія, якая дае яшчэ адна назва працэсу, совершаемому без подвода або адводу цеплыні, – изоэнтропийный працэс. Вучоны займаўся пошукам такога цыклу цеплавой машыны, дзе не адбывалася б павелічэнне энтрапіі. Але, на жаль, такога ён стварыць не здолеў. Таму вывеў, што цеплавая машына не можа быць створана наогул.

праца пры адиабатическом працэсе

Але не ўсе даследчыкі былі настроены гэтак песімістычна. Яны шукалі рэальныя цыклы для цеплавых машын. У выніку іх пошукаў Николаус Жнівень Ота стварыў свой цыкл цеплавой машыны, які сёння рэалізуецца ў рухавіках, якія працуюць на бензіне. Тут выконваюцца адиабатический працэс сціску рабочага цела і изохорный фурманак цеплыні (згаранне паліва пры пастаянным аб'ёме), затым з'яўляюцца адиабата пашырэння (праца здзяйсняецца рабочым целам у працэсе павелічэння яго аб'ёму) і изохорный адвод цеплыні. Першыя рухавікі ўнутранага згарання па цыкле Ота выкарыстоўвалі ў якасці паліва гаручыя газы. Шмат пазней былі прыдуманыя карбюратары, якія сталі ствараць бензовоздушные сумесі паветра з парамі бензіну і падаваць іх у цыліндррухавіка.

У цыкле Ота гаручая сумесь сціскаецца, таму велічыня сціску яе параўнальна невялікая – гаручая сумесь мае схільнасць дэтанаваць (выбухаць пры дасягненні крытычных ціскаў і тэмператур). Таму праца пры адиабатическом працэсе сціску параўнальна невялікая. Тут ўведзена яшчэ адно паняцце: ступень сціску – стаўленне поўнага аб'ёму да аб'ёму сціску.

Пошук шляхоў павелічэння эфектыўнасці выкарыстання энергіі паліва працягваўся. Павелічэнне ККД бачылі ў павышэнні ступені сціску. Рудольф Дызель распрацаваў свой цыкл, у якім фурманак цеплыні ажыццяўляецца пры пастаянным ціску (у изобарном працэсе). Яго цыкл лёг у аснову рухавікоў, якія выкарыстоўваюць дызельнае паліва (яго яшчэ называюць саляркай). У цыкле Дызеля сціскаецца не гаручая сумесь, а паветра. Таму кажуць, што здзяйсняецца праца ў адиабатическом працэсе. Тэмпература і ціск у канцы сціску высокія, таму праз фарсункі ажыццяўляецца ўпырск паліва. Яно змешваецца з гарачым паветрам, утворыць гаручую сумесь. Яна згарае, пры гэтым павялічваецца унутраная энергія рабочага цела. Далей пашырэнне газу ідзе па адиабате, здзяйсняецца працоўны ход.

Спроба рэалізаваць цыкл Дызеля ў цеплавых машынах не ўдалася, таму Густаў Тринклер стварыў камбінаваны цыкл Тринклера. Яго і выкарыстоўваюць у сённяшніх дызельных рухавіках. У цыкле Тринклера цеплыня падводзіцца па изохоре, а потым па изобаре. Толькі пасля гэтага выконваецца адиабатический працэс пашырэння рабочага цела.

праца ў адиабатическом працэсе

Па аналогіі з поршневымі цеплавымі машынамі працуюць і турбінныя. Але ў іх працэс адводу цеплыні па завяршэнні карыснага адиабатического пашырэння газу выконваецца па изобаре. На самалётах з газотурбинным і турбовинтовым рухавікамі адиабатический працэс здзяйсняецца двойчы: пры сціску і пашырэнні.

Каб абгрунтаваць усе асноватворныя паняцці адиабатического працэсу, былі прапанаваны разліковыя формулы. Тут фігуруе важная велічыня, якая атрымала назву паказчык адиабаты. Яго значэнне для двухатомного газу (кісларод і азот – гэта асноўныя двухатомные газы, наяўныя ў паветры) роўна 1,4. Для разліку паказчыка адиабаты выкарыстоўваюцца яшчэ дзве цікавыя характарыстыкі, а менавіта: изобарная і изохорная цеплаёмістасці рабочага цела. Стаўленне іх k=Cp/Cv – і ёсць паказчык адиабаты.

Чаму у тэарэтычных цыклах цеплавых машын выкарыстоўваецца адиабатический працэс? На самай справе выконваюцца политропные працэсы, але з-за таго, што яны адбываюцца з высокай хуткасцю, прынята меркаваць адсутнасць цеплаабмену з навакольным асяроддзем.

90% электраэнергіі выпрацоўваецца на цеплавых электрастанцыях. У іх у якасці рабочага цела выкарыстоўваецца вадзяной пар. Яго атрымліваюць пры кіпенні вады. Каб павысіць працоўны патэнцыял пара, яго пераграваць. Затым пры высокім ціску перагрэты пар падаецца на паравую турбіну. Тут таксама здзяйсняецца адиабатический працэс пашырэння пара. Турбіна атрымлівае кручэнне, яго перадаюць на электрагенератар. Той, у сваю чаргу, выпрацоўвае электраэнергію для спажыўцоў. Паравыя турбіны працуюць па цыкле Ренкина. У ідэале павышэнне эфектыўнасці таксама звязана з павелічэннем тэмпературы і ціску вадзянога пара.

Як відаць з выкладзенага, адиабатный працэс з'яўляецца вельмі распаўсюджаным у вытворчасці механічнай і электрычнай энергій.


Article in other languages:

AR: https://tostpost.com/ar/education/16531-what-is-adiabatic-process.html

DE: https://tostpost.com/de/bildung/31736-was-ist-der-adiabatische-prozess.html

En: https://tostpost.com/education/27390-what-is-adiabatic-process.html

ES: https://tostpost.com/es/la-educaci-n/31598-qu-es-adiabaticheskiy-el-proceso.html

HI: https://tostpost.com/hi/education/18173-adiabatic.html

JA: https://tostpost.com/ja/education/16229-what-is-adiabatic-process.html

KK: https://tostpost.com/kk/b-l-m/32388-b-l-adiabaticheskiy.html

PL: https://tostpost.com/pl/edukacja/33443-co-to-jest-adiabaticheskiy-proces.html

PT: https://tostpost.com/pt/educa-o/33193-o-que-adiabaticheskiy-processo.html

TR: https://tostpost.com/tr/e-itim/28804-nedir-adiabaticheskiy-s-reci.html

UK: https://tostpost.com/uk/osv-ta/32597-scho-take-ad-abatniy-proces.html

ZH: https://tostpost.com/zh/education/11006-what-is-adiabatic-process.html






Alin Trodden - аўтар артыкула, рэдактар
"Прывітанне, Я Алін Тродден. Я пішу тэксты, чытаю кнігі і шукаю ўражанні. І я нядрэнна ўмею распавядаць вам пра гэта. Я заўсёды рады ўдзельнічаць у цікавых праектах."

Заўвага (0)

Гэтая артыкул не мае каментароў, будзьце першым!

Дадаць каментар

Навіны

Марскі клімат: вызначэнне, асаблівасці, вобласці. Чым марскі клімат адрозніваецца ад кантынентальнага?

Марскі клімат: вызначэнне, асаблівасці, вобласці. Чым марскі клімат адрозніваецца ад кантынентальнага?

Марскі клімат, або акіянічны, – гэта клімат рэгіёнаў, размешчаных каля мора. Ён адрозніваецца невялікімі сутачнымі і гадавымі перападамі тэмператур, высокай вільготнасцю паветра і атмасфернымі ападкамі, выпадальнымі ў вяліка...

Прысвячэнне ў старшакласнікі: сцэнар мерапрыемствы

Прысвячэнне ў старшакласнікі: сцэнар мерапрыемствы

Школьныя гады можна па праве назваць самымі выдатнымі. У навучальных установах дзеці знаходзяць верных сяброў на ўсё жыццё, атрымліваюць багаж ведаў ад педагогаў. Асабліва вясёлае і незабыўнае час – гэта вучоба ў старэйшых к...

Авіяцыя: гісторыя і развіццё. Знакамітыя авіяканструктары

Авіяцыя: гісторыя і развіццё. Знакамітыя авіяканструктары

Ўявіць сучасны свет без самалётаў і авіярэйсаў немагчыма. Будучы адным з самых важных здабыткаў сярод вынаходстваў чалавецтва, лятальны апарат з'явіўся на святло дзякуючы гарачае жаданне чалавека мець за сваёй спіной крылы. Напэўн...

Тэорыя кошту: апісанне, віды і прымяненне. Тэорыя прыбавачнай кошту: апісанне

Тэорыя кошту: апісанне, віды і прымяненне. Тэорыя прыбавачнай кошту: апісанне

Класічная тэорыя кошту прысвечана аднаму з самых важных элементаў эканамічных адносін. Без яе цяжка ўявіць сучасныя таварныя і грашовыя сувязі розных вытворцаў і пакупнікоў.Класічная тэорыяСамая вядомая тэорыя кошту таксама называ...

Жонкі Генрыха 8 Тудара, караля Англіі: імёны, гісторыя і цікавыя факты

Жонкі Генрыха 8 Тудара, караля Англіі: імёны, гісторыя і цікавыя факты

Гісторыя караля Генрыха VIII Тюдора і яго 6 жонак ўжо амаль 550 гадоў выклікае цікавасць не толькі ў гісторыкаў, але і ў людзей мастацтва. І гэта нядзіўна, так як яна нават без якіх-небудзь карэкціровак нічым не саступае сюжэтам с...

Чым займацца на вакацыях: лепшыя ідэі

Чым займацца на вакацыях: лепшыя ідэі

Школа і ўрокі засталіся ззаду – наступіў доўгачаканы перапынак у бясконцай чарадзе навучальных дзён і хатніх заданняў. Нярэдка хлопцы загадзя задумваюцца над тым, чым займацца на вакацыях. Магчыма, хто-то плануе прагулкі з с...