Przemiana adiabatyczna

Przemiana adiabatyczna lub proces adiabatyczny to taka przemiana gazu, podczas której nie ma miejsca wymiana ciepła między gazem a otoczeniem. W tej przemianie zmianie ulegają wszystkie trzy podstawowe parametry stanu gazu: ciśnienia p, objętości V i temperatury T.

Równania przemiany adiabatycznej - równania Poissona

W przemianie adiabatycznej zachodzą następujące zależności:

pV^{\kappa}=const\\TV^{\kappa-1}=const

gdzie:

κ - wykładnik adiabaty, współczynnik adiabatyczny (wartość stała dla danego gazu).

Współczynnik adiabatyczny jest równy stosunkowi ciepła właściwego gazu przy stałym ciśnieniu (cp) do jego ciepła właściwego przy stałej objętości (cV):

κ=cp/cV

 

adiabata

Adiabata

Krzywa przemiany adiabatycznej na wykresie to krzywa o nazwie adiabata. Adiabata jest krzywą bardziej stromą od izotermy.

Wymiana ciepła i praca podczas przemiany adiabatycznej

Zgodnie definicją przemiany adiabatycznej nie następuje wymiana ciepła z otoczeniem (Q=0), zatem pierwsza zasada termodynamiki dla przemiany adiabatycznej ma postać ΔE=W.

Gdy gaz sprężamy adiabatycznie, jego objętość maleje, a ciśnienie rośnie. Sprężanie odbywa się na skutek działania sił zewnętrznych, które wykonują dodatnią pracę (W>0), w wyniku czego wrasta energia wewnętrzna gazu, a co się z tym wiąże, także jego temperatura. Praca całkowicie zostaje zamieniona na wzrost energii wewnętrznej.

Podczas adiabatycznego rozprężania gazu to gaz wykonuje pracę (W<0), zwiększając swoją objętość i zmniejszając swoją energię wewnętrzną.

Przykład

Przemiana ta ma częste zastosowanie w praktyce. W silniku Diesla gaz zamknięty w cylindrze jest sprężany adiabatycznie. To powoduje wzrost jego temperatury do około 1000 K. Paliwo, które w takiej chwili zostaje wtryśnięte do cylindra ulega samozapłonowi.

Pytania

Pytania

Czy w przemianie adiabatycznej trzeba zachować bezwzględną izolację gazu z otoczeniem?

Nie. Oczywiście izolacja gazu od otoczenia to najlepsze rozwiązanie dla stosowania przemiany adiabatycznej, gdyż wówczas nie nastąpi wymiana ciepła z otoczeniem. Jest jeszcze jednak inna możliwość. Jeżeli szybko sprężymy lub rozprężymy gaz w naczyniu, to wymiana ciepła nie zdąży zajść i wówczas również mamy do czynienia z przemianą adiabatyczną. Dokładnie to opisaliśmy w przykładzie z silnikiem dieslowskim.




Przemiany gazowe

Przemiany gazowe

Typy różnych przemian określamy dla różnych przypadków, gdy nie zmienia się jeden z powyższych parametrów lub innych parametrów stanu, wyżej nie wymienionych.

Przemiana izochoryczna

Przemiana izochoryczna

W przemianie izochorycznej stałej masy gazu doskonałego objętość gazu nie ulega zmianie, zmieniają się natomiast ciśnienie i temperatura gazu, a ich iloraz pozostaje stały.

Przemiana izobaryczna

Przemiana izobaryczna

W przemianie izobarycznej stałej masy gazu doskonałego ciśnienie gazu nie ulega zmianie, zmieniają się natomiast temperatura i objętość gazu, a ich iloraz pozostaje stały.

Przemiana izotermiczna

Przemiana izotermiczna

Przemiana izotermiczna lub proces izotermiczny to taka przemiana gazu, podczas której temperatura T nie ulega zmianie (T=constans).


© medianauka.pl, 2021-04-23, ART-4031





Polecamy w naszym sklepie

Trzej Detektywi UV-Light Code
Historia fizyki w Polsce
kompas
Jak nauczyć teorii względności swojego psa
Jak powstała bomba atomowa
Niektóre treści nie są dostosowane do Twojego profilu. Jeżeli jesteś pełnoletni możesz wyrazić zgodę na przetwarzanie swoich danych osobowych. W ten sposób będziesz miał także wpływ na rozwój naszego serwisu.
© ® Media Nauka 2008-2022 r.