Care este procesul adiabatic

Pentru a construi un motor termic, care poate face munca prin utilizarea de căldură, aveți nevoie pentru a crea anumite condiții. În primul rând, motorul termic să funcționeze într-un mod ciclic, în cazul în care numărul de procese termodinamice consecutive, pentru a crea o buclă. Rezultatul unui gaz cu ciclu închis într-un cilindru cu un piston mobil, funcționează. Dar un singur ciclu pentru o mașină de lot un pic, ar trebui să itera peste si peste din nou pentru ceva timp. Activitatea totală efectuată în perioada predeterminată, în realitate, împărțită la timp dă un alt concept important - putere.

La mijlocul secolului al XIX-lea, au fost create primele motoare termice. Ele sunt de lucru, dar petrec mai mult cantitatea de căldură produsă prin arderea combustibilului. A fost apoi că fizicienii teoretice se întreabă: „Cum de lucru de gaze într-un motor termic? Cum să obțineți cele mai lucrul cu un minim de combustibil? "

Pentru a efectua analiza lucrărilor de gaz. necesare pentru a intra în întregul sistem de definiții și concepte. Totalitatea tuturor determinărilor și a creat un întreg domeniu de cercetare, numit „Inginerie Termodinamica“. În termodinamică, a fost adoptat de o serie de ipoteze, nu distrage atenția de la principalele concluzii. Instrumente corp - de gaze efemere (care nu există în natură), care poate fi comprimat la volum zero, ale căror molecule nu interacționează. In mediul natural exista doar gaze reale, care au proprietăți bine definite nediferențiabile de gazul ideal.

Pentru a vizualiza un model al dinamicii fluidului de lucru, s-a sugerat legile termodinamicii, care descriu procesele termodinamice de bază, cum ar fi:

• proces izocoră - un proces care se efectuează fără a modifica volumul fluidului de lucru. Condițiile procesului izocoră, v = const;
• proces izobară - un proces care se efectuează fără a schimba presiunea din fluidul de lucru. Condițiile procesului izobară, P = const;
• izotermă (izotermic) proces - un proces care se realizează în timp ce temperatura se menține la un nivel predeterminat. Condițiile procesului izotermă, T = const;
• proces adiabatic (adiabatic, deci este numit Inginerie termica moderna) - un proces, realizat în spațiul fără schimbul de căldură cu mediul. Condițiile de proces adiabatic, q = 0;
• proces politropic - este procesul generalizat care descrie toate procesele termodinamice menționate mai sus, precum și toate celelalte posibilități de realizare într-un cilindru cu un piston mobil.

În timpul creării primelor motoare termice căutate ciclu în care pentru a obține cea mai mare eficiență (coeficientul de performanță). Sadi Carnot, examinarea unui set de procese termodinamice, pe un capriciu sa dus la dezvoltarea ciclului său, numit după el - ciclul Carnot. Se realizează secvențial izotermă, atunci procesul de compresie adiabatică. Fluidul de lucru, după punerea în aplicare a acestor procese are o rezervă de energie internă, dar ciclul nu a fost finalizat, astfel încât fluidul de lucru este extins și efectuează procesul de expansiune izotermă. Pentru a finaliza ciclul și a reveni la parametrii inițiali pentru fluidul de lucru, procesul de expansiune adiabatică se realizează.

Carnot a demonstrat că eficiența în ciclul său atinge un maxim, și depinde numai de temperaturile celor două izoterme. Cu cat mai mare diferenta dintre ele, randamentul termic corespunzător mai mare. Încercările de a crea un motor termic al ciclului Carnot și au avut succes. Este un ciclu ideal de care nu poate fi realizată. Dar el a dovedit principiul principal al a doua lege a termodinamicii, despre imposibilitatea de a obține un loc de muncă, egal cu consumul de energie termică. o serie de definiții au fost formulate legea a doua lege (legea) a termodinamicii, potrivit căreia Rudolf Clausius a introdus conceptul de entropie. Concluzia principală a cercetărilor sale - entropie este în creștere, ceea ce duce la termică „moarte“.

Cea mai importantă realizare a fost înțelegerea Clausius a procesului adiabatic în punerea sa în aplicare a fluidului de lucru entropia nu se schimbă. De aceea, procesul adiabatic Clausius - este s = const. Aici s - este entropia, care dă un alt nume pentru procesul este efectuat fără alimentarea sau îndepărtarea căldurii, - procesul de isentropic. Oamenii de știință caută un astfel de motor termic ciclu, ori de câte ori a existat o creștere a entropiei. Dar, din păcate, acest lucru nu a putut crea. Prin urmare, a dedus că motorul termic nu poate fi creat deloc.

In Otto amestec combustibil ciclu este comprimat, astfel încât cantitatea de compresiune relativ reduse - amestec de combustibil are tendința de a detona (exploda atunci când presiunile critice și temperaturile). Prin urmare, activitatea într-un proces de compresie adiabatică este relativ scăzută. Aici vom introduce un alt concept: raportul de compresie - raportul dintre volumul total la volumul de compresie.

Găsirea moduri de a crește eficiența consumului de combustibil de energie a continuat. Creșterea eficienței observate la creșterea raportului de compresie. Rudolf Diesel a dezvoltat ciclul său în care alimentarea cu energie termică se efectuează la presiune constantă (în procedeul izobară). Ciclul său a fost baza pentru motoarele care utilizează combustibil diesel (de asemenea, cunoscut sub numele de combustibil diesel). In ciclul amestec combustibil diesel nu este comprimat și aer. De aceea, se spune că lucrarea este realizată într-un proces adiabatic. Temperatura și presiunea la capătul de compresie mare, astfel încât prin injecția de combustibil duză este realizată. Acesta este amestecat cu aer cald, pentru a forma un amestec combustibil. Se arde, aceasta crește energia internă a fluidului de lucru. gaze naturale în continuare de expansiune adiabatică este, accident vascular cerebral efectuate de lucru.

Încercarea de a pune în aplicare ciclul diesel motoare termice nu a reușit, astfel încât Gustav ciclu combinat Trinkler creat Trinklera. Și-l utilizați în motoarele diesel de azi. În ciclul căldurii furnizate de Trinklera isochore, apoi pe isobars. Numai după ce acest lucru se face procesul de expansiune adiabatică a fluidului de lucru.

Prin analogie cu motoare termice cu piston și activitatea turbinei. Dar procesul lor de îndepărtare a căldurii, la sfârșitul destinderea adiabatică utilă a gazului este realizată de isobars. Pe avioane, motoare cu turbină cu gaz, și procesul de turbopropulsor adiabatic are loc de două ori în timpul comprimării și expansiune.

Pentru a justifica toate conceptele fundamentale ale procesului adiabatic au fost propuse formule de decontare. Se pare că există o valoare importantă, numită indicele adiabatic. Valoarea sa pentru un gaz diatomic (oxigen și azot - sunt principalele gaze biatomice prezente în aer) egal cu 1,4. Pentru a calcula indicele adiabatic utilizat are două caracteristici interesante, și anume, capacitatea de încălzire izobară și izocoră a fluidului de lucru. Raportul dintre k = Cp / Cv - este indicele adiabatic.

De ce să folosiți un proces adiabatic în cicluri teoretice ale motoarelor termice? De fapt realizat procesul politropic, dar datorită faptului că acestea au loc la o rată ridicată, este acceptat să-și asume absența schimbului de căldură cu mediul înconjurător.

90% din energia electrică este generată de centralele termice. În ele ca fluid de lucru utilizat cu abur. Acesta este produs în timpul fierberii. Pentru a crește capacitatea de lucru a aburului, este supraîncălzit. Apoi, aburul supraîncălzit de înaltă presiune este alimentat turbina cu abur. De asemenea, are loc procesul de expansiune adiabatică de abur. Turbină devine rulare, acesta este transmis la generatorul electric. Aceasta, la rândul său, generează energie electrică pentru consumatori. turbine cu aburi funcționează pe ciclul Rankine. In mod ideal eficienta este de asemenea asociat cu o creștere a temperaturii și presiunii aburului.

După cum se vede din cele de mai sus, un proces adiabatic este foarte frecvente în producția de energii mecanice și electrice.