В технической термодинамике исследуются термодинамические процессы. Адиабатический, более верно его называть адиабатный процесс, совершается без подвода или отвода теплоты за счет внутренней энергии. На основе этого процесса построены основные циклы ...
Адиабатный процесс
Общеизвестно, что простейшим, а потому и, наверное, распространенным в природе явлением, проявляющим энергетический обмен, является нагревание тел при их трении. Эти процессы окружают нас практически повсюду. Теплообмен присутствует при механических, химических, электрических, биологических и иных динамических изменениях. Теплообмен играет огромную роль в существовании органической жизни. Уже их этого многообразия проявлений логично вытекает вывод о том, что эти явления могут быть как полезны, так и вредны, смотря какую задачу решает исследователь или изобретатель. То есть в некоторых случаях требуется избавиться от теплообмена, чтобы создать необходимые условия для работы какого-нибудь прибора, устройства или агрегата.
Решает данные задачи адиабатный процесс, представляющий собой разновидность термодинамического процесса, при котором отсутствует обмен теплоэнергией рассматриваемой системы с внешней средой. Сама название этого явления в переводе с греческого языка говорит о своей природе – адиабатный или, как еще его называют, адиабатический означает «непроходимый».
Еще древние ученые интересовались данными явлениями, но по-настоящему научное исследование их природы относится к 17 веку, когда были сформулированы первые теоретические положения, выведенные на основе экспериментальной работы. Среди первых ученых, которые изучали адиабатный процесс, следует назвать Герике, Роберта Бойля, Эдма Мариотта. Двое последних стали первыми теоретиками в этой области, сформулировав общеизвестный закон Бойля-Мариотта. Первые экспериментальные работы в этой сфере проводились над газами, поэтому значительная часть закономерностей, которые характеризуют адиабатный процесс, относятся именно к этой физической среде. Позднее сфера исследований была значительно расширена, и на сегодняшний день адиабатические явления исследуются в самых разных средах, в том числе и на уровне нанотехнологий.
Рассматриваемый нами адиабатный процесс имеет следующую природу и механизм своего проявления. Если для обычных термодинамических явлений свойственно наличие обмена теплом, которое получается в результате различных динамических взаимодействий с окружающим пространством, то в данном случае такого обмена не происходит.
Существует способ математически отразить адиабатный процесс, формулы, которого при этом будут различаться в зависимости от разновидности самого процесса.
Общая формула, отражающая это явление, имеет вид: А = -VU, где А – работа, которую выполняет данная физическая система, VU – величина изменения ее внутренней энергии.
Различают несколько разновидностей адиабатических процессов:
- адиабатно-изохорный совершается при единичном воздействии, в результате которого из термических показателей неизменным остается только объем смеси (V). Работа (А), как видно из формулы, в этом случае будет равна нулю;
- адиабатно-изобарный характеризуется сжатием испытываемой смеси газа, то есть объем ее уменьшается, а значение работы становится отрицательным;
- адиабатно-изотермический имеет обратные свойства по отношению к предыдущему и характеризуется увеличением объема (то есть расширением тела), при этом значение работы становится положительным.
Можно привести примеры адиабатных процессов, которые реализуются во всевозможных природных явлениях, а также в созданных человеком механизмах и устройствах. Так, их присутствие наблюдается при распространении звука в газе. Да и сама атмосфера Земли представляет собой адиабатический макропроцесс, в ходе которого над газами, составляющими ее, совершается некая работа, увеличивающая их потенциальную энергию. Эта теория сейчас распространена и на иные астрономические объекты.
Рассматриваемые процессы присутствуют во всех без исключения тепловых машинах и механизмах: паровозах, тепловозах, двигателях внутреннего сгорания и других, где необходимо исключить передачу теплоэнергии.
В основе деятельности практически любой тепловой машины лежит такое термодинамическое явление, как работа, совершаемая газом при расширении или сжатии.
В статье рассмотрены тепловые машины и особенности определения коэффициента полезного действия. Приведены формальные расчеты значения КПД и пути его повышения.
Энтропия – это слово, которое многие слышали, но мало кто понимает. И стоит признать, что до конца осознать всю сущность этого явления действительно сложно.
Потребность использования механической энергии на производстве привело к появлению тепловых машин. В этой статье мы поговорим о принципе действия тепловых машин, их видах и экологических проблемах, с ними связанных.
Среди всех циклических термодинамических процессов особое теоретическое значение и практическое применение имеет цикл Карно. Часто его называют непревзойденным, великим, идеальным и т. д. А многим он вообще кажется чем-то загадочным и непонятным. Однако если верно расставить все акценты, то моментально откроются вся простота, гениальность и красота этого изобретения, которое было открыто французским ученым и инженером Сади Карно.
Древнеримский бетон получали путем горячего замешивания, это позволяло достичь высокого содержания...
Эволюционные процессы по прежнему происходят в наших генах. Ученые отследили появление...