Классикалық (феноменологиялық) термодинамикада энергияның әр түрінің өзара түрлену заңдары оқылады. Техникалық термодинамика жылу мен жұмыстың өзара түрлену заңдылықтарын қарастырады
Дросселдеу процесін зерттеу. Джоуль-Томсон эффектісі
жүктеу/скачать 1,72 Mb.
|
Классикалы (феноменологиялы ) термодинамикада энергияны р т р
Дросселдеу процесін зерттеу. Джоуль-Томсон эффектісіКез-келген нақты газда молекула аралық тартылыс күші болады және газ ұлғайса, онда бөлшектердің аралықтарының ұлғаюына немесе дененің ішкі потенциалдық қуатының өзгеруіне әрқашан күш жұмсалады. Бұл жұмыс температураның өзгерісіне байланысты болады. Нақты газ температурасы өзгерісінің, жылудың келтірілуі мен әкетілуінсіз және сыртқы жұмыссыз, дросселдеу кезіндегі қысым өзгерісіне әсері болмаса бұл процесс Джоуль-Томсон эффектісі деп аталады. Бұл көрініс Джоульмен және Томсонмен 1852 жылы ашылған. Идеал газ үшін Джоуль-Томсон эффектісі нөлге тең, сонымен бірге дросселдеу нәтижесінде температура өзгермейді. Дросселдеу кезіндегі нақты газ температурасының өзгерісі нақты газдың құрамы мен идеал газдың құрамының айырмашылығымен анықталады. Бұл әрекет молекула аралық күштің қозғалысына негізделген. 1кг жұмысшы дененің дросселдену әрекеті шығынмен немесе ішкі жұмыстың қатысуымен p2v2 – p1v1 болады. Дросселдеу кезіндегі соңғы қысым р2 әрқашан бастапқы қысымнан р1 төмен, ал меншікті көлем v2 әрқашан v1-ден үлкен, онда p2v2 –p1v1 айырмасы жалпы жағдайда қалыпты және қалыпты емес болуы мүмкін, және жеке жағдайда нөлге тең бола алады. Дроссельдеудің адиабаталық процесіне мына тендеу тура келеді i1 = i2, онда u1 p1v1 u2 p2v2 немесе u1 u2 p2v2 p1v1 (264) осы кезде ескеретін нәрсе, ол бұл процестегі сыртқы жұмыстың дененің ішкі энергиясының жоғалуымен жүзеге асатындығы. Дросселдеу кезінде ішкі энергияның потенциалдық құраушысы көлемнің ұлғаю салдарынан барлық уақытта жоғарылайды. Егер де p2v2 – p1v1 = 0 және u1 – u2 = 0 болып, ал ішкі энергияның потенциалдық құраушысы артатын болса, онда кинетикалық құраушының төмендеуі қажет. Дросселдеу процесінің бұл жағдайы газдың салқындауымен жүреді (Т2 < Т1). Егер p2v2 < p1v1 және u1 < u2 болса, нақты газдың әрі қарай салқындауы қалыпты сыртқы жұмыста болады. Бұл жағдайда температураның төмендеуі тек қана ішкі энергияның потенциалдық құраушысының ұлғаюына ғана емес, сонымен қатар сыртқы жұмыстың жасалуына да тәуелді. Тәжірибелік жағдайларда көбінесе сыртқы жұмыс теріс мәнгі ие болады, яғни p2v2 < p1v1 немесе дросселдеу процесіне сыртқы жұмыс шығындалады. Бұл газдың ішкі энергиясын ұлғайтады (u2>u1). Бұл жағдайда егер сыртқы жұмыс p2v2 – p1v1 абсолютті түрде ішкі энергияның потенциалдық құраушысынан үлкен болса, онда жұмыстың көбірек бөлігі оның кинетикалық құраушысын ұлғайтуға жұмсалады да, газ қыза бастайды (Т2>Т1). Дросселдеудің эффектісін екі түрге бөліп көрсетуге болады: дифференциалдық температуралық – мұнда қысым мен температура шексіз аз шамаға өзгереді, интегралдық темпертуралық – қысым мен температура шекті шамаға дейін өзгереді. Егер газдың қысымы шексіз аз шамаға төмендесе dp, онда температура шексіз аз өзгерті болады: dTi i dpi немесе i (T / p)i (265) p p άi шамасын Джоуль – Томсонның дифференциалды температуралық эффектісі деп атайды. άi мәні мына теңдеуден анықталады : жүктеу/скачать 1,72 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|