Dit artikel bespreekt in detail het adiabatische voorbeeld dat voorbeelden van adiabatisch proces betekent. Een adiabatisch proces is een van de vele belangrijke thermodynamische processen.
De term adiabatisch betekent geen warmte- en massaoverdracht. In een adiabatisch proces vindt geen warmte- of massaoverdracht plaats over de muren of de grens van het systeem.
Wat is een adiabatisch proces?
An adiabatische proces is een soort thermodynamisch proces waarbij er geen warmte- en massaoverdracht is tussen het systeem en zijn omgeving, waarbij geen enkele hoeveelheid warmte of massa het systeem kan verlaten of binnenkomen.
De energieoverdracht vanuit een adiabatisch systeem vindt plaats in de vorm van verricht werk. De overdracht van warmte is verboden door de adiabatische wanden van het systeem. De werkvloeistof in het systeem kan werk verrichten door de wanden van het systeem heen en weer of op en neer te bewegen. Bijvoorbeeld zuiger.
Wiskundig kan een adiabatisch proces worden weergegeven als:
Del Q= 0 en Del m = 0
Waar Q staat voor warmteoverdracht
En
m staat voor massaoverdracht
Wat wordt er gedaan in een adiabatisch proces?
Er zijn maar weinig parameters nodig om de arbeid te berekenen die is verricht in adiabatische Verwerken. Deze parameters zijn specifieke verhoudingen, begin- en eindtemperaturen van het proces of begin- en einddrukwaarden van het proces.
Wiskundig,
Werk gedaan in het adiabatische systeem wordt gegeven door-
W = R/1-γx (T2 - T1)
Waar,
Y is de soortelijke warmteverhouding
R is de universele gasconstante
T1 is de temperatuur vóór de start van het adiabatische proces
T2 vertegenwoordigt temperatuur na voltooiing van adiabatisch proces
Toepassingen van adiabatische veronderstellingen
Voornaam* wet van de thermodynamica voor een gesloten systeem kan worden geschreven als, dU=QW. Waarbij U de interne energie van het systeem is, Q de warmteoverdracht is en W het werk is dat door het systeem of op het systeem wordt gedaan.
- Als het systeem stijve wanden heeft, kan het volume niet worden gewijzigd, vandaar W=0. En de muren zijn niet adiabatisch, dan wordt de energie in de vorm van warmte toegevoegd zodat de temperatuur stijgt.
- Als het systeem starre wanden heeft zodat druk en volume niet veranderen, kan het systeem een isochoor proces ondergaan voor energieoverdracht. Ook in dit geval stijgt de temperatuur.
- Als het systeem adiabatische wanden en stijve wanden heeft, wordt de energie toegevoegd in niet-viskeus, wrijvingsloos drukvolumewerk waarbij geen faseverandering plaatsvindt en alleen de temperatuur stijgt, dit wordt een isentroop proces (of constant entropieproces) genoemd. Het is een ideaal proces of omkeerbaar proces.
- Als de wanden niet adiabatisch zijn, vindt warmteoverdracht plaats. Dit resulteert in een toename van willekeurigheid van het systeem of entropie van het systeem.
Voorbeeld van adiabatische processen
De temperatuur van het gas stijgt wanneer adiabatische compressie plaatsvindt en de temperatuur van het gas daalt wanneer adiabatische expansie plaatsvindt.
Gedetailleerde bespreking wordt gegeven over adiabatische koeling en adiabatische verwarming in onderstaande sectie.
Adiabatische koeling– Wanneer de druk van een adiabatisch geïsoleerd systeem wordt verlaagd, zet het gas uit waardoor het gas gaat werken aan de omgeving. Hierdoor daalt de temperatuur. Dit fenomeen is verantwoordelijk voor de vorming van lensvormige wolken in de lucht.
Adiabatische verwarming- Wanneer er wordt gewerkt aan een adiabatisch geïsoleerd systeem, neemt de druk van het systeem toe en daarmee de temperatuur. Adiabatische verwarming vindt zijn toepassingen in dieselmotor tijdens de compressie slag om de temperatuur van de brandstofdamp voldoende te verhogen om het te ontsteken.
Voorbeeld van adiabatische compressie
Laten we aannemen dat de gegevens van de benzinemotor tijdens de compressieslag als-
Niet-gecomprimeerd cilindervolume - 1 L
Specifieke warmteverhouding-7/5
Compressieverhouding van motor - 10: 1
Temperatuur van ongecomprimeerd gas - 300K
Druk van ongecomprimeerd gas - 100 kpa
Bereken de eindtemperatuur na adiabatische compressie.
De oplossing voor het bovenstaande probleem kan worden gegeven als-
P1V1γ = C = 6.31pa.m.21/5
Dus,
P2V2γ = C = 6.31pa.m.21/5 = Px (0.0001m3)7/5
Dus de uiteindelijke temperatuur kan worden gevonden met behulp van de onderstaande vergelijking:
T = PV/constante = 2.51 x 106 x 10-4m3/0.333Pa.m3K-1
Adiabatten plotten
Adiabat is de curve van constante entropie op PV-diagram. Y-as geeft druk aan, P en X-as geeft volume aan, V.
- Net als bij isothermen benaderen adiabats ook de P- en V-as asymptotisch.
- Elke isotherm en adiabat kruisen elkaar eenmaal.
- Zowel isotherm als adiabat lijken op elkaar, behalve tijdens vrije expansie waar een adiabat een steilere helling heeft.
- Adiabats zijn naar het oosten, noordoosten, als Isothermen naar het noordoosten gericht zijn.
De adiabats kunnen worden weergegeven in het onderstaande diagram-
Afbeelding credits: AugPi, Entropieandtemp, CC BY-SA 3.0
Rode curven vertegenwoordigt isothermen en zwarte curve vertegenwoordigt adiabats.
Voorbeelden van adiabatische processen in industrie
Er zijn verschillende plaatsen waar adiabatisch proces kan plaatsvinden. De voorbeelden van adiabatisch proces zijn zoals hieronder gegeven-
- Het vrijgeven van lucht uit een luchtband is een voorbeeld van gascompressie met warmteontwikkeling.
- Sproeiers, compressoren en turbines gebruik adiabatische efficiëntie voor hun ontwerp. Dit kan worden beschouwd als de belangrijkste toepassingen van het adiabatische proces.
- Oscillerende slinger in een verticaal vlak is een perfect voorbeeld van een adiabatisch proces.
- Quantum harmonische oscillator is ook een voorbeeld van een adiabatisch proces of systeem.
- Icebox voorkomt dat warmte het systeem binnenkomt of verlaat. Dit is ook een voorbeeld van een adiabatisch systeem.
Verschil tussen isotherm en adiabatisch proces
Het verschil tussen isotherm proces en adiabatisch proces wordt hieronder gegeven-
| isotherm proces | Adiabatisch proces |
| Isothermisch proces is een proces waarbij de temperatuur van het systeem niet verandert. Het hele proces vindt plaats bij een constante temperatuur. | Adiabatisch proces is een thermodynamisch proces waarbij geen warmteoverdracht plaatsvindt tussen systeem en omgeving, wat betekent dat er geen warmte-uitwisseling is over de wanden van het systeem. |
| Het verrichte werk is vanwege de netto warmteoverdracht in het systeem. | Werk gedaan is vanwege net interne energie verandering binnen het systeem. |
| Temperatuur kan niet worden gewijzigd. | De temperatuur kan variabel zijn in het adiabatische proces. |
| Er kan warmteoverdracht plaatsvinden. | Er kan geen warmteoverdracht plaatsvinden. |
Wat gebeurt er als een cilinder met gas onder hoge druk explodeert?
Telkens wanneer een gasfles met gas ontploft. Het ondergaat twee soorten veranderingen. Zij zijn-
- Onomkeerbare adiabatische verandering.
- Door uitzetting neemt de temperatuur van het gas af.
Druk-temperatuurrelatie voor een adiabatisch proces
Druk en temperatuur zijn aan elkaar gerelateerd door de vergelijking die in het onderstaande gedeelte wordt besproken.
De relatie tussen druk en temperatuur maakt het voor ons gemakkelijker om de temperatuur te berekenen als drukpunten worden gegeven of druk als temperatuurpunten worden gegeven.
De relatie tussen temperatuur en druk wordt gegeven door-
T2/T1 = (P2/P1)γ-1/γ
Waar, T2 is de eindtemperatuur na het proces
T1 is de temperatuur vóór het adiabatische proces
P2 is de einddruk
P1 is de begindruk
Hallo….Ik ben Abhishek Khambhata, heb B. Tech in Werktuigbouwkunde gevolgd. Gedurende de vier jaar dat ik ingenieur ben, heb ik onbemande luchtvaartuigen ontworpen en gevlogen. Mijn sterke punten zijn vloeistofmechanica en thermische techniek. Mijn vierdejaarsproject was gebaseerd op de prestatieverbetering van onbemande luchtvaartuigen met behulp van zonnetechnologie. Ik wil graag in contact komen met gelijkgestemden.