Trabaho ng gas sa isobaric, isothermal at adiabatic na proseso

Trabaho ng gas sa isobaric, isothermal at adiabatic na proseso
Trabaho ng gas sa isobaric, isothermal at adiabatic na proseso
Anonim

Ang aktibidad ng halos anumang heat engine ay nakabatay sa naturang thermodynamic phenomenon gaya ng gawaing ginagawa ng isang gas sa panahon ng expansion o compression. Narito ito ay nagkakahalaga ng pag-alala na sa pisika, ang trabaho ay nauunawaan bilang isang sukatan ng dami na nagpapakilala sa pagkilos ng isang tiyak na puwersa sa isang katawan. Alinsunod dito, ang gawain ng isang gas, ang kinakailangang kondisyon kung saan ay ang pagbabago sa dami nito, ay walang iba kundi ang produkto ng presyon at ang pagbabagong ito sa volume.

Trabaho sa gas
Trabaho sa gas

Ang gawain ng isang gas na may pagbabago sa volume nito ay maaaring parehong isobaric at isothermal. Bilang karagdagan, ang proseso mismo ng pagpapalawak ay maaari ding maging arbitrary. Ang gawaing ginawa ng isang gas sa panahon ng isobaric expansion ay makikita gamit ang sumusunod na formula:

A=pΔV, kung saan ang p ay isang quantitative na katangian ng gas pressure, at ΔV ay ang pagkakaiba sa pagitan ng inisyal at huling volume.

Ang proseso ng arbitrary na pagpapalawak ng gas sa pisika ay karaniwang kinakatawan bilang isang pagkakasunud-sunod ng magkahiwalay na proseso ng isobaric at isochoric. Ang huli ay nailalarawan sa pamamagitan ng katotohanan na ang gawain ng gas, pati na rin ang dami ng mga tagapagpahiwatig nito, ay katumbas ng zero, dahil ang piston ay hindi gumagalaw sa silindro. Sasa ilalim ng ganitong mga kondisyon, lumalabas na ang gawain ng gas sa isang arbitrary na proseso ay magbabago sa direktang proporsyon sa pagtaas ng volume ng sisidlan kung saan gumagalaw ang piston.

Ang gawain ng isang gas kapag nagbabago ang dami nito
Ang gawain ng isang gas kapag nagbabago ang dami nito

Kung ihahambing natin ang gawaing ginawa ng isang gas sa panahon ng pagpapalawak at compression, mapapansin na sa panahon ng pagpapalawak, ang direksyon ng vector ng pag-aalis ng piston ay tumutugma sa vector ng puwersa ng presyon ng gas na ito mismo, samakatuwid, sa scalar calculus, ang gawain ng gas ay positibo, at ang mga panlabas na puwersa ay negatibo. Kapag ang gas ay na-compress, ang vector ng mga panlabas na puwersa ay tumutugma na sa pangkalahatang direksyon ng paggalaw ng cylinder, kaya ang kanilang trabaho ay positibo, at ang gawain ng gas ay negatibo.

Ang pagsasaalang-alang sa konsepto ng "trabahong ginawa ng isang gas" ay magiging hindi kumpleto kung hindi rin natin hawakan ang mga proseso ng adiabatic. Sa thermodynamics, ang ganitong phenomenon ay nauunawaan bilang isang proseso kapag walang heat exchange sa anumang panlabas na katawan.

Ang gawaing ginawa ng gas
Ang gawaing ginawa ng gas

Posible ito, halimbawa, sa kaso kapag ang sisidlan na may gumaganang piston ay binibigyan ng magandang thermal insulation. Bilang karagdagan, ang mga proseso ng compression o pagpapalawak ng isang gas ay maaaring itumbas sa adiabatic kung ang oras ng pagbabago sa volume ng gas ay mas mababa kaysa sa pagitan ng oras kung saan nangyayari ang thermal equilibrium sa pagitan ng mga nakapalibot na katawan at ng gas.

Ang pinakakaraniwang proseso ng adiabatic sa pang-araw-araw na buhay ay maaaring ituring na gawain ng isang piston sa panloob na combustion engine. Ang kakanyahan ng prosesong ito ay ang mga sumusunod: gaya ng nalalaman mula sa unang batas ng thermodynamics, ang pagbabago sa panloob na enerhiya ng gasmagiging quantitatively katumbas ng gawain ng mga pwersa na nakadirekta mula sa labas. Ang gawaing ito ay positibo sa direksyon nito, at samakatuwid ang panloob na enerhiya ng gas ay tataas, at ang temperatura nito ay tataas. Sa ilalim ng naturang mga paunang kondisyon, malinaw na sa panahon ng adiabatic expansion, ang gawain ng gas ay magaganap dahil sa pagbaba ng panloob na enerhiya nito, ayon sa pagkakabanggit, ang temperatura sa prosesong ito ay bababa.

Inirerekumendang: