Адиабатический процесс – условия протекания, уравнения и формулы

С точки зрения термодинамики, суть адиабатического процесса заключается в отсутствии теплообмена между объектом и окружающим пространством. Это частный случай политропной реакции, потому что при нем газовая теплоемкость всегда равна нулю. Следовательно, подобная величина является постоянной.

Адиабатический процесс - условия протекания, уравнения и формулы

История открытия

Ряд экспериментов, проведенных в начале XIX столетия, доказали существование атмосферного давления. Так, немецкий инженер Герике сконструировал магдебургские полушария. Из сферы выкачивался воздух, после чего они с трудом разъединялись — воздух давил на них.

Пример еще одного исследования, целью какого является изучение такого явления — опыт Роберта Бойля. Физик доказал, что если трубка запаяна с короткого конца, а в длинный налита ртуть, последняя не поднимется до верха. Ведь воздушными потоками уравновешивается давящая сила.

Ламберт издал в 1779 году книгу «Пирометрия». В его труде описывается повышение и понижение температуры в приемнике воздушного насоса, когда движется поршень. Этот эффект подтвердили следующие ученые:

Адиабатический процесс - условия протекания, уравнения и формулы

  • Дарвин;
  • Пикте.

Дальтон опубликовал доклад, где называется особенность сгущения идеального газа. При нем выделяется тепло.

Обобщил накопившиеся знания Пуассон. По его мнению, температура при адиабатической реакции непостоянная, а, значит, закону Бойля — Мариотта необходима поправка — физик обозначил ее, как коэффициент k и выразил через соотношение теплоемкостей.

Важные нюансы

Термодинамический процесс в общем случае включает в себя теплообмен, работу, совершаемую системой и изменение внутренней энергии. Адиабатный по причине отсутствия обмена теплом сводится к последним двум.

Поэтому для него первое уравнение термодинамики приобретает вид: Δ U = – A. Приняты указанные обозначения:

Адиабатический процесс - условия протекания, уравнения и формулы

  • Δ U — преобразование внутренней мощности.
  • A — прилагаемые внешней средой усилия.
  • Энтропия (S) не меняется в результате теплопередачи. Этот постулат описывается уравнением ΔS = ΔT=0. Здесь T — температура.

    А также для расчетов используется такая величина, как адиабата идеального газа. Она обозначается буквой γ и вычисляется следующим образом: γ = C1/C2 (соотношение теплоемкостей).

    Может подобный параметр выражаться и как количество степеней свободы. То есть γ = i + 2/ i.

    Описание основных циклов

    Физиками предлагается указанное определение процесса Карно: это идеальная цикличность, обеспечивающая работу тепловой машины с максимальным КПД. Наибольший и наименьший уровень разогрева совпадает с аналогичными показателями для рабочего устройства.

    Среди условий для достижения нужного коэффициента полезного действия физики называют обратимость реакции, значит, следует исключить теплообмен между телами. Соответственно, преобразование тепла происходит лишь изотермически.

    Адиабатический процесс - условия протекания, уравнения и формулы

    Обратный переход рабочего двигателя в исходную точку невозможен. Дело в том, что вся энергия затратится на восстановление изначального положения.

    Работа четырехтактной двигательной системы осуществляется по схеме Отто, включающую в себя впуск, сжатие, рабочий вход и выпуск. Второй, третий и четвертый этапы считаются адиабатическими.

    Прилагаемые в конце усилия равны разности мощности, с которой давят на газ и силы, затраченной на сжимание. Последнее повторяется до 7 раз (применяемая смесь зажигается принудительно).

    Особенность адиабатической реакции заключается в невозможности теплообмена между окружающим пространством и объектом. С ее помощью можно объяснить, каким принципам подчиняется работа двигателя с четырьмя тактами и устройство с высокой отдачей.

    Предыдущая
    ФизикаОпыт Торричелли для измерения атмосферного давления - доказательство и суть
    Следующая
    ФизикаДоклад на тему: "Искусственные спутники Земли" - виды, функции и значение
    Помогли? Поставьте оценку, пожалуйста.
    Плохо
    0
    Хорошо
    0
    Супер
    0
    Мы в ВК, подпишись на нас!

    Подпишись на нашу группу в ВКонтакте, чтобы быть в курсе выхода нового материала...

    Вступить