Адиабатный процесс, уравнение Пуассона
Показатель адиабаты в уравнении Пуассона
жүктеу/скачать 54,79 Kb.
|
Показатель адиабаты в уравнении ПуассонаПоказатель адиабаты можно рассчитать, как отношение изобарной теплоемкости газа к его изохорной теплоемкости: В практических расчётах удобно помнить, что для идеального газа показатель адиабаты равен , для двухатомного – , а для трёхатомного – . Как же быть с реальными газами, когда важную роль начинают играть силы взаимодействия между молекулами? В этом случае показатель адиабаты для каждого исследуемого газа можно получить экспериментально. Один из таких методов был предложен в 1819 году Клеманом и Дезормом. Мы наполняем баллон холодным газом, пока давление в нём не достигнет . Затем открываем кран, газ начинает адиабатически расширяться, а давление в баллоне падает до атмосферного . После того, как газ изохорно прогреется до температуры окружающей среды, давление в баллоне повысится до . Тогда показатель адиабаты можно рассчитать за формулой: Показатель адиабаты всегда больше 1, поэтому при адиабатическом сжатии газа – как идеального, так и реального – до меньшего объема температура газа всегда возрастает, а при расширении газ охлаждается. Это свойство адиабатического процесса, называемое пневматическим огнивом, применяется в дизельных двигателях, где горючая смесь сжимается в цилиндре и воспламеняется от высокой температуры. Вспомним первый закон термодинамики: Q=ΔU+A, где ΔU — внутренняя энергия системы, а А – выполняемая над ней работа. Поскольку Q=0, то работа, осуществляемая газом, идёт только на изменение его внутренней энергии – а значит, температуры. Из уравнения Пуассона можно получить формулу для расчёта работы газа в адиабатном процессе: Здесь n – количество газа в молях, R – универсальная газовая постоянная, Т – абсолютная температура газа. Уравнение Пуассона для адиабатического процесса применяется не только при расчётах двигателей внутреннего сгорания, но и в проектировании холодильных машин. Стоит помнить, что уравнение Пуассона точно описывает только равновесный адиабатный процесс, состоящий из непрерывно сменяющих друг друга состояний равновесия. Если же мы в реальности откроем кран в баллоне, чтобы газ адиабатически расширился, возникнет нестационарный переходной процесс с завихрениями газа, которые затухнут из-за макроскопического трения. Реальный процесс можно считать адиабатный, если он протекает очень быстро и не успевает осуществиться теплообмен с окружающей средой. Обсуждение работы с текстом. Учитель делает необходимые уточнения в зависимости от уровня понимания темы учащимися. Выполнение заданий. 1.На рисунке ниже, показаны графики двух процессов адиабатного и изотермического. Подпишите на рисунке название каждого процесса.
2. При адиабатическом сжатии газа была совершена работа 200Дж. Как и насколько изменилась при этом внутренняя энергия газа? Объяснение: согласно первому закону термодинамики работа ,совершенная над газом равна изменению внутренней энергии, следовательно внутренняя энергия увеличится на 200Дж. Ответ: увеличится на 200 Дж 3. В процессе адиабатического расширения газ совершил работу равную 3·103Дж. Чему равно изменение внутренней энергии газа? Объяснение: согласно первому закону термодинамики газ совершает работу за счет внутренней энергии, тогда внутренняя энергия уменьшится на 3·103Дж. Ответ: уменьшится на 3·103Дж Одноатомный идеальный газ, взятый в количестве двух молей, расширился без теплообмена с окружающей средой. Температура газа в ходе расширения уменьшилась на 10оС. Определить работу, совершённую газом. (249Дж) Решение: Поскольку известно, что газ одноатомный, количество вещества и изменение внутренней энергии можно рассчитать по формуле Поскольку работа совершается за счет изменения внутренней энергии то она равна 249 Дж. 5. Одноатомный идеальный газ адиабатически сжали так, что его объем увеличился в 2 раза. Как изменится давление газа? Решение: Представим состояние газа в начале и конце адиабатного процесса через уравнение Пуассона: Учтем изменение объема Выразим отношение давлений 6. 100 молей двухатомного идеального газа адиабатически сжали при температуре 300 К. При этом давление газа увеличилось в 3 раза. Какую работу совершили внешние силы над газом? Решение: Определим, как изменится объем газа при адиабатном сжатии, из уравнения Пуассона , следовательно, объем газа уменьшился в 2,19 раза. Вычислим работу внешних сил над газом |
Анализируют правило 1-3 Ознакамливаются с методами решения Разбирают совместно с учителем понятие |
Словесная оценка учителя . Взаимооценивание жүктеу/скачать 54,79 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|