Что такое адиабатный двигатель

Что такое адиабатный, изохорный, изобарный процесс?

изохорный, (v= const) происходящий при постоянном объеме газа;
изобарный, (р = const) происходящий при постоянном давлении;
адиабатный, (q = 0) протекающий без подвода или отвода теплоты, т.е. протекающий без теплообмена с окружающей средой;

Изохорный процесс
Уравнение изохорного процесса: v = const.

Графически в p-v-диаграмме изохорный процесс изо­бражается линией, параллельной оси давлений Линии изохорного процесса в диаграмме состояния называется изохорой

Изобарный процесс

Уравнение изобарного процесса р= const.

Графически изобарный процесс в р—v-диаграмме изображается прямой линией, параллельной оси объемов. Линия изобарного процесса называется изобарой.

Адиабатный процесс
Уравнение адиабатного процесса имеет вид:

где k =cp/cv -показатель адиабаты для идеального газа.

Графически адиабатный процесс на p-v-диаграмме изо­бражается неравнобокой гиперболой, называемой адиабатой. Адиабата круче изотермы, так как к > 1.

Вечный двигатель первого и второго рода.

Ве́чный дви́гатель (лат. Perpetuum Mobile) — воображаемое устройство, позволяющее получать полезную работу, большую, чем количество сообщённой ему энергии.

Вечный двигатель первого рода — устройство, способное бесконечно совершать работу без затрат топлива или другихэнергетических ресурсов. Согласно закону сохранения энергии, все попытки создать такой двигатель обречены на провал. Невозможность осуществления вечного двигателя первого рода постулируется в термодинамике как первое начало термодинамики.

Вечный двигатель второго рода — машина, которая, будучи пущена в ход, превращала бы в работу всё тепло, извлекаемое из окружающих тел. Невозможность осуществления вечного двигателя второго рода постулируется в термодинамике в качестве одной из эквивалентных формулировок второго начала термодинамики.

PV И TS диаграммы.

Тепловая Т- S диаграмма.

Удельную энтропию можно применять совместно с одним из основных параметров для графического изображения процессов. Аналогично тому как мы строили изменение объема в зависимости от изменения температуры мы можем изобразить некоторый процесс изменения энтропии и температуры в Т- S координатах. В этом случае любая точка на графической плоскости соответствует определенному состоянию рабочего тела, а линия от точки 1 до точки 2 отображает некий термодинамический процесс. Особенностью Т- S координат является то, что площадь под линией процесса соответствует количеству энергии отданной или полученной рабочим телом.

Рисунок 5. Т – S диаграмма цикла Карно. На данной диаграмме (рисунок 5) представлен некий замкнутый цикл. Система последовательно переходит из точки 1 в 2 затем 3, 4 и снова в 1. Из графика видно, что процесс 1 => 2 является изотермическим (происходит при Т1 = const) и процесс 3 => 4, также является изотермическим (происходит при T2=const). Процессы 2 => 3 и 4 => 1 являются адиабатными, поскольку в них не происходит изменение энтропии то dS = 0, следовательно dQ = 0 или Q = const. Причем в процессе 2 => 3 происходит охлаждение рабочего тела за счет совершения работы телом, а в процессе 4 => 2 происходит нагрев рабочего тела, за счет совершения работы над телом.

используя график какого-либо процесса на pV-диаграмме, можно определить работу, совершаемую газом и в каком случае эта работа положительна, а в каком отрицательна?

1)работа-это площадь под кривой в координатах P-V
2) если объем системы УВЕЛИЧИВАЕТСЯ A1,2>0
если УМЕНЬШАЕТСЯ A1,2 0
если ПРОТИВ ЧАСОВОЙ A

Анализируя термический КПД для прямого цикла Карно, приходим к следующим выводам:
Термический КПД цикла зависит только от температуры горячего и холодного источников и не зависит от природы рабочего тела.
Значение термического КПД цикла тем больше, чем больше разность температур горячего и холодного источников.
Термический КПД цикла всегда меньше единицы.
Термический КПД цикла Карно при изотермических источниках имеет максимальное значение в заданном интервале температур по сравнению с другими циклами и, следовательно, является эталоном, с которым сравнивают циклы существующих тепловых машин. Реальный тепловой двигатель тем совершеннее, чем ближе значение его КПД и КПД цикла Карно в том же интервале температур.

Третий закон термодинамики.

Теорема Нернста: Энтропия любой системы при абсолютном нуле температуры всегда может быть принята равной нулю.

АДИАБАТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Русско-английский перевод АДИАБАТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Тверитнев М.В.. Русско-Aнглийский автомобильный словарь. Russian-English automobile dictionary . 2005

Еще значения слова и перевод АДИАБАТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ с английского на русский язык в англо-русских словарях и с русского на английский язык в русско-английских словарях.

More meanings of this word and English-Russian, Russian-English translations for the word «АДИАБАТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ» in dictionaries.

• ДВИГАТЕЛЬ — м. engine; motor с бензиновым двигателем — gasoline-powered с собственным двигателем — self-powered двигатель, работающий на жидком топливе — oil engine двигатель без вспомогательных агрегатов …
  Русско-Aнглийский автомобильный словарь
• ДВИГАТЕЛЬ — m. motor, engine, thruster
  Russian-English Dictionary of the Mathematical Sciences
• АДИАБАТНЫЙ — adj. adiabatic
  Russian-English Dictionary of the Mathematical Sciences
• ДВИГАТЕЛЬ — Engine
  Русско-Американский Английский словарь
• ДВИГАТЕЛЬ — motor, engine; ( перен. ) mover, motive power / force двигатель внутреннего сгорания — internal-combustion engine ракетный двигатель — rocket …
  Англо-Русско-Английский словарь общей лексики — Сборник из лучших словарей
• ДВИГАТЕЛЬ — motor, engine;

внутреннего сгорания internal-combustion engine; ракетный

ный нерв motor (nerve);

ная сила motive …
Русско-Английский словарь общей тематики

Адиабатный процесс в термодинамике

Вы будете перенаправлены на Автор24

Адиабатный процесс или адиабатический — это термодинамический процесс, происходящий при отсутствии теплообмена с окружающей средой.

Рисунок 1. Адиабатический процесс. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Есть несколько основных факторов, которые характеризуют данный класс. Например, адиабатный процесс может происходит динамично и укладывается в достаточно короткий период времени. Происходят все адиабатные процессы в термодинамике, как правило, мгновенно.

Уравнение первого закона термодинамики для исследуемого класса имеет следующий вид: $du = -dl = -pdv$. Из этой формулы видно, что работа адиабатического процесса расширения совершается в результате постепенного уменьшения внутренней энергии идеального газа и, следовательно, температура самого элемента уменьшается. Работа адиабатного сжатия всегда идет на только увеличение внутреннего энергетического потенциала, то есть на повышение температурных параметров. Таким образом, изменения условий работы системы в адиабатном процессе эквивалентны по величине и противоположны по знаку.

В реальных условиях указанное термодинамическое явление возможно осуществить двумя методами:

• провести физический процесс так быстро, чтобы теплообмен не успел произойти;
• полностью изолировать систему от факторов внешней среды.

После введения в эксперименты вышеуказанных способов получаем такое уравнение: $dU + dA = 0$. Графически на координатной плоскости адиабатный процесс практически всегда изображается кривой, которая называется в физике адиабатой. Она падает намного круче, чем более постоянная изотерма, поскольку при этом явлении изменение давления происходит с помощью одновременного уменьшения температуры и увеличения объема.

Готовые работы на аналогичную тему

Этот вывод теоретически подтверждает формула: $p = nkT$, ведь увеличение общего объема идеального газа ведет автоматически к уменьшению концентрации молекул изучаемого вещества, следовательно, уменьшение давления обусловливают два показателя — концентрация молекул $n$ и температура газа $T$.

Связь с первым началом термодинамики

Рисунок 2. Адиабатический процесс. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Адиабатный процесс возможно легко связать с первым законом термодинамики. Его определение “по умолчанию” звучит следующим образом: изменение количества тепловой энергии в системе при протекании в ней определенного термодинамического процесса будет прямо пропорционально сумме изменения тепла идеального газа и работы, которая совершается данным элементом.

Если записывать первое начало термодинамики в его первоначальном, стандартном виде, то получим такое выражение: $dQ = dU + dA$. А теперь попробуем видоизменить это уравнение применительно к действию адиабатического процесса. Как было сказано ранее, подобные явление протекают только при условии отсутствия теплообмена с окружающей средой.

В таком случае новая формула, описывающая более детально первое начало термодинамики, примет уже совершенно иной вид: $dA = -dU$. Теперь немного подробнее о самом видоизменении.

Если говорить о том, что теплообмена между активно действующими в конкретной системе телами не происходит, тогда изменение количества тепловой энергии (обозначенное в уравнении первого термодинамического закона через $dQ$) будет в обязательно порядке равно нулю. Следовательно, можно перенести одну из слагаемых частей из правой части в левую, после чего получить модернизированную формулу, приведенную к описанному ранее виду.

Влияние первого начала термодинамики на адиабатический процесс

Рисунок 3. Первый закон термодинамики к различным процессам. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Чтобы определить воздействие первого закона термодинамики на адиабатный процесс, необходимо чисто теоретически предположить, что в системе произошло уже данное явление. В этом случае возможно, не вдаваясь в мельчайшие нюансы и детали, утверждать, что газ при постепенном расширении совершает работу, но при этом теряет собственную внутреннюю энергию. Другими словами, совершаемая при адиабатном расширении газа работа будет осуществляться только посредством убыли энергетического потенциала.

Следовательно, в качестве недопущение такого исхода лучше применять понижение температуры действующего в системе вещества. Абсолютно логично можно определить, что, если газ будет адиабатически сжат, его тепловая энергия вырастет в несколько раз. Несложно заметить, что в ходе этого процесса будут изменяться все ключевые характеристики исследуемого вещества. Речь идет о его объеме, давлении и температуре. Поэтому, грубой ошибкой исследователей стало название адиабатического процесса изопроцессом.

Вскоре после того, как был открыт и описан адиабатический процесс, физики начали проводить огромное количество различных исследований. Так, была разработана первая теоретическая модель, которая имеет непосредственное отношение к универсальному циклу Карно. Именно она позволила ученым установить условные границы, ограничивавшие дальнейшее развитие тепловых машин. Однако в случае некоторых природных явлений осуществлять данную модель достаточно трудно. Все дело в том, что в его состав в основном входят изотермы, которые требуют изначального задания определенной скорости термодинамических процессов.

Использование адиабатного процесса в теоретических циклах тепловых машин

На самом деле на сегодняшний день более 90% электроэнергии вырабатывается только на тепловых электростанциях. В них в качестве рабочего тела применяется водяной пар, который возможно получают при кипении воды в адиабатном процессе.

По аналогии с устаревшими поршневыми автомобилями работают и турбинные. Но в них адиабатический процесс отвода тепловой энергии по завершении постепенного расширения газа выполняется исключительно по изобаре. На самолетах с турбовинтовым и газотурбинным двигателями изучаемое явление совершается дважды: при расширении и сжатии.

Чтобы обосновать все основополагающие и применяемые в науке понятия адиабатического процесса, ученые вывели расчетные формулы.

Здесь фигурирует одна основная величина, которая получила название параметр адиабаты. Его значение для двухатомного газа при любых условиях равно 1,4. Для расчета этого показателя адиабаты применяются две характеристики, а именно: изохорная и изобарная теплоемкости физического тела. Отношение их $k=frac$ – и есть показатель действующей в системе адиабаты.

Чтобы повысить и удержать рабочий потенциал пара, его желательно перегреть. Затем при максимально высоком давлении данный элемент подается на паровую турбину. Здесь также совершается адиабатический процесс расширения идеального пара. Турбина получает необходимое вращение, которое передается на электрогенератор. Тот, в свою очередь, вырабатывает электроэнергию для потребителей. В идеале увеличение эффективности лучше связать с повышением давления и температуры водяного пара. Как видно из вышесказанного, адиабатный процесс в термодинамике является достаточно распространенным в производстве электрической и механической энергий.

Какой процесс называется адиабатным

• Этапы открытия
• Уравнение процесса
• Как провести процесс, что необходимо
• Как определить работу газа в адиабатном процессе
• Применение адиабатного процесса в машинах

Адиабатный или адиабатический процесс — медленно протекающий процесс при отсутствии обмена тепловой энергией с окружающей средой.

Этапы открытия

1. С помощью ряда исследований в XVII веке было открыто существование атмосферного давления. Впервые явление подтвердилось магдебургскими полушариями, сконструированными немецким инженером Герике. Сфера, образованная полушариями, освобождается от воздуха. После этого полушария достаточно сложно разъединялись, так как на них действовало давление внешнего воздуха. В ходе другого эксперимента изогнутая стеклянная трубка запаивалась с короткого конца, а длинное колено постоянно наполнялось ртутью. Металл не мог достичь верхнего уровня, так как сжатый воздух уравновешивает давление. Данное исследование в начале провел Роберт Бойль. По итогам проделанных испытаний в 1662 году было сформулировано уравнение закона Бойля — Мариотта.
2. В 1779 году в «Пирометрии» Ламберт описал исследование, в ходе которого повышалась и понижалась температура в приемнике воздушной помпы во время движения поршня. В дальнейшем эффект был подтвержден опытами Дарвина в 1788 году и исследованиями Пикте в 1798 году.
3. Позднее в 1802 году была опубликована работа Дальтона, в которой было рассмотрено выделение тепла при сгущении газов, и их охлаждение при разрежении.
4. Лионский физик Моле сообщил в 1803 году о практическом эксперименте, когда рабочему оружейного завода удалось зажечь трут в дуле духового ружья с помощью сжатия воздуха.
5. Физик Пуассон посвятил свои труды теоретическому обобщению экспериментальных наработок. Адиабатический процесс характеризуется непостоянной температурой, что необходимо обозначить поправкой. Такая корректировка была выведена Пуассоном в виде коэффициента, выраженного с помощью соотношения теплоемкостей. Экспериментальное подтверждение данного коэффициента было зафиксировано в 1807 году Вальтером и Гей-Люссаком, а также в 1819 году получил более точное определение с помощью исследований Дезормома и Клемана.
6. Работа ученого С. Карно «Движущая сила огня», опубликованная в 1824 году, предлагает практическое использование адиабатического процесса.

Уравнение процесса

Адиабатный процесс происходит при одновременном изменении всех трех параметров газообразного вещества V, p, Т. Зависимость данных величин друг от друга представлено формулой Клапейрона-Менделеева. В дополнении для описания процесса применяют уравнение Пуассона, в котором отражена зависимость параметров давления и объема газа. Применяя первый принцип термодинамики к адиабатному процессу идеального газа, можно вывести следующее уравнение:

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Исключая из формулы выражение (dT) по уравнению Клапейрона-Менделеева, получается следующее соотношение:

(dT=frac<1>left(pdV+V dp right))

В итоге получается уравнение:

Согласно уравнению Майера:

Необходимо подставить эту формулу, а также поделить числитель и знаменатель дроби перед скобками на (CV) и обозначить (CP/CV) — (gamma)

Из чего следует:

(V dp + gamma pdV=0)

Почленно поделив уравнение на произведение (pV) , можно вывести следующую формулу:

Если данную формулу проинтегрировать, то в результате получится следующее соотношение:

(ln p+gamma ln V=ln C)

Где С представляет собой постоянную интегрирования.

Если пропотенциировать последнюю формулу, то в итоге получается уравнение Пуссона

Следует отметить, что (gamma) определяется природой газообразного вещества. К примеру, для воздуха (gamma=1,42.)

Как провести процесс, что необходимо

Адиабатный процесс представляет собой термодинамический процесс, для которого необходима теплоизолированная система и полное отсутствие теплообмена с окружающей средой. Во время практического опыта (Q;=;0) . Исходя из первого закона термодинамики, вся выполненная работа расходуется, чтобы изменить внутреннюю энергию системы:

В условиях реальности подобных результатов достичь практически невозможно. Это связано с отсутствием идеальных изоляторов тепла. Однако существуют способы приблизиться к подобным условиям. К примеру, с помощью применения оболочек с низкими показателями теплопроводности, функционирующих по принципу термоса. Также при достаточно высокой скорости осуществления адиабатного процесса обмен теплом между системой и окружающей средой будет длиться в течение непродолжительного времени, поэтому им можно пренебречь.

Как определить работу газа в адиабатном процессе

Во время опыта можно определить следующие характеристики:

Согласно первому принципу термодинамики, адиабатный процесс в таком случае будет записан следующим образом:

(delta Q+delta A=0)

Из данного уравнения можно сделать вывод, что:

Таким образом, особенностью адиабатного процесса является выполнение работы исключительно за счет внутренней энергии системы.

В условиях идеального газа формула приобретает следующий вид:

Таким образом, наблюдается снижение температуры газа по причине его работы, направленной против внешних сил, в условиях адиабатного процесса. При этом, если работа выполняется над газообразным веществом, его температура будет повышаться.

Применение адиабатного процесса в машинах

К процессам адиабатного сжатия и расширения газообразных веществ относят также сгущение и разрежение звуковых волн, которые наблюдаются в газах. Скорость звука достаточно велика и в воздухе составляет 340 метров в секунду. Поэтому при таких адиабатических процессах корректно пренебречь теплообменом, ввиду слишком короткого промежутка времени его протекания.

Подобный принцип применим в некоторых тепловых агрегатах. Кроме того, наблюдать адиабатическое сжатие воздуха и, как следствие, повышение его температуры можно при накачивании велосипедной камеры с помощью ручного насоса.

Путем быстрого сжатия газообразного вещества получают в результате возрастание внутренней энергии, которая соответствует величине выполненной работы. В итоге такого процесса температура газа повышается. Данное явление послужило основой инженерного решения, при котором топливная смесь самовозгорается в дизельных моторах.

В обратной ситуации, когда газ сам выполняет определенную работу, стремительно расширяясь, показатели внутренней энергии падают, температурные характеристики газообразного вещества также снижаются. Данное свойство используют для сжижения газов. Адиабатный процесс проявляется так же, как взрыв, плавление предохранителя при коротком замыкании.