Questo articolo discute in dettaglio l'esempio adiabatico che significa esempi di processo adiabatico. Un processo adiabatico è uno dei tanti importanti processi termodinamici.
Il termine adiabatico significa nessun trasferimento di calore e di massa. In un processo adiabatico, non avviene alcun trasferimento di calore o di massa attraverso le pareti o il confine del sistema.
Che cos'è un processo adiabatico?
An adiabatico il processo è un tipo di processo termodinamico in cui non c'è trasferimento di calore e massa tra il sistema e l'ambiente circostante che non sia una quantità di calore o massa che possa uscire o entrare nel sistema.
Il trasferimento di energia da un sistema adiabatico avviene sotto forma di lavoro svolto. Il trasferimento di calore è vietato dalle pareti adiabatiche dell'impianto. Il fluido di lavoro all'interno del sistema può eseguire il lavoro spostando le pareti del sistema avanti e indietro o su e giù. Ad esempio pistone.
Matematicamente, un processo adiabatico può essere rappresentato come:
Del Q= 0 e Del m = 0
Dove Q rappresenta trasferimento di calore
E altre ancora…
m rappresenta il trasferimento di massa
Qual è il lavoro svolto nel processo adiabatico?
Sono necessari pochi parametri per calcolare il lavoro svolto adiabatico processi. Questi parametri sono rapporti specifici, temperature di inizio e fine del processo o valori di pressione di inizio e fine del processo.
Matematicamente,
Il lavoro svolto nel sistema adiabatico è dato da:
W = R/1-γ x (T2 - T1)
Dove,
Y è il rapporto di calore specifico
R è la costante universale dei gas
T1 è la temperatura prima dell'inizio del processo adiabatico
T2 rappresenta la temperatura dopo il completamento del processo adiabatico
Applicazioni delle ipotesi adiabatiche
Nome legge della termodinamica per un sistema chiuso può essere scritto come dU=QW. Dove, U è l'energia interna del sistema, Q è il trasferimento di calore e W è il lavoro svolto dal sistema o sul sistema.
- Se il sistema ha pareti rigide, il volume non può essere modificato quindi W=0. E le pareti non sono adiabatiche, quindi l'energia viene aggiunta in termini di calore in modo tale che la temperatura aumenti.
- Se il sistema ha pareti rigide tali che la pressione e il volume non cambiano, allora il sistema può subire un processo isocoro per il trasferimento di energia. Anche in questo caso la temperatura aumenta.
- Se il sistema ha pareti adiabatiche e pareti rigide, allora l'energia viene aggiunta in un lavoro di volume di pressione non viscoso e senza attrito in cui non avviene alcun cambiamento di fase e solo aumenti di temperatura, questo è definito come processo isoentropico (o processo a entropia costante). È un processo ideale o un processo reversibile.
- Se le pareti non sono adiabatiche, avviene il trasferimento di calore. Ciò si traduce in un aumento della casualità del sistema o dell'entropia del sistema.
Esempio di processi adiabatici
La temperatura del gas aumenta quando avviene la compressione adiabatica e la temperatura del gas diminuisce quando avviene l'espansione adiabatica.
Viene fornita una discussione dettagliata sul raffreddamento adiabatico e riscaldamento adiabatico nella sezione sottostante.
Raffreddamento adiabatico– Quando la pressione di un sistema adiabatico isolato viene ridotta, il gas si espande facendo lavorare il gas sull'ambiente circostante. Ciò si traduce in una diminuzione della temperatura. Questo fenomeno è responsabile della formazione di nuvole lenticolari nel cielo.
Riscaldamento adiabatico- Quando si lavora su un sistema adiabatico isolato, la pressione del sistema aumenta e quindi la temperatura aumenta. Il riscaldamento adiabatico trova il suo applicazioni nei motori diesel durante la compressione corsa per aumentare la temperatura del vapore del carburante abbastanza da accenderlo.
Esempio di compressione adiabatica
Assumiamo i dati del motore a benzina durante la sua corsa di compressione come-
Volume della bombola non compresso - 1 L
Rapporto calore specifico-7/5
Rapporto di compressione del motore: 10:1
Temperatura del gas non compresso- 300K
Pressione del gas non compresso - 100 kpa
Calcolare la temperatura finale dopo compressione adiabatica.
La soluzione al problema di cui sopra può essere data come:
P1V1γ = C = 6.31Pam.21/5
Inoltre
P2V2γ = C = 6.31Pam.21/5 = P x (0.0001 m3)7/5
Quindi la temperatura finale può essere trovata usando l'equazione data di seguito-
T = PV/costante = 2.51 x 106 x 10-4m3/0.333Pa.m3K-1
Tracciare adiabati
Adiabat è la curva dell'entropia costante sul diagramma FV. L'asse Y indica la pressione, l'asse P e X il volume, V.
- Simile alle isoterme, anche l'adiabats si avvicina asintoticamente all'asse P e V.
- Ogni isoterma e adiabat si intersecano una volta.
- Sia l'isoterma che l'adiabat hanno un aspetto simile tranne durante l'espansione libera dove un adiabat ha un'inclinazione più ripida.
- Le adiabats sono verso est nord-est se le isoterme sono verso nord-est.
Gli adiabati possono essere mostrati nello schema seguente-
Immagine crediti: agostoPi, entropiaetemp, CC BY-SA 3.0
Le curve rosse rappresentano le isoterme e le curve nere rappresentano gli adiabati.
Esempi di processi adiabatici nell'industria
Ci sono diversi luoghi in cui il processo adiabatico può aver luogo. Il esempi di processo adiabatico sono come indicato di seguito-
- Il rilascio di aria da un pneumatico è un esempio di compressione del gas con generazione di calore.
- Ugelli, compressori e Turbine utilizzare l'efficienza adiabatica per il loro design. Questa può essere considerata come le applicazioni più importanti del processo adiabatico.
- Il pendolo oscillante su un piano verticale è un perfetto esempio di processo adiabatico.
- L'oscillatore armonico quantistico è anche un esempio di processo o sistema adiabatico.
- La ghiacciaia impedisce al calore di entrare o uscire dal sistema. Anche questo è un esempio di sistema adiabatico.
Differenza tra processo isotermico e adiabatico
La differenza tra processo isotermico e il processo adiabatico è riportato di seguito-
| Processo isotermico | Processo adiabatico |
| Il processo isotermico è un processo in cui la temperatura del sistema non cambia. L'intero processo avviene a temperatura costante. | Il processo adiabatico è un processo termodinamico in cui non avviene alcun trasferimento di calore tra il sistema e l'ambiente circostante, il che significa che non vi è scambio di calore attraverso le pareti del sistema. |
| Il lavoro svolto è dovuto al trasferimento di calore netto nel sistema. | Il lavoro svolto è a causa della rete Energia interna cambiamento all'interno del sistema. |
| La temperatura non può essere modificata. | La temperatura può essere variabile nel processo adiabatico. |
| Può avvenire il trasferimento di calore. | Il trasferimento di calore non può avvenire. |
Cosa succede quando esplode una bombola contenente gas ad alta pressione?
Ogni volta che una bombola contenente gas ad alta pressione espone. Il subisce due tipi di modifiche. Sono-
- Cambiamento adiabatico irreversibile.
- La temperatura del gas diminuisce a causa dell'espansione.
Relazione pressione-temperatura per un processo adiabatico
La pressione e la temperatura sono correlate tra loro dall'equazione discussa nella sezione seguente.
La relazione tra pressione e temperatura ci rende più facile calcolare la temperatura se sono dati i punti di pressione o la pressione se sono dati i punti di temperatura.
La relazione tra temperatura e pressione è data da:
T2/T1 = (P2/P1)γ-1/γ
Dove, T2 è la temperatura finale dopo il processo
T1 è la temperatura prima del processo adiabatico
P2 è la pressione finale
P1 è la pressione iniziale
Ciao .... Sono Abhishek Khambhata, ho perseguito B. Tech in ingegneria meccanica. Durante i miei quattro anni di ingegneria, ho progettato e pilotato veicoli aerei senza pilota. Il mio forte è la meccanica dei fluidi e l'ingegneria termica. Il mio progetto del quarto anno era basato sul miglioramento delle prestazioni dei veicoli aerei senza pilota utilizzando la tecnologia solare. Mi piacerebbe entrare in contatto con persone che la pensano allo stesso modo.