20237

Ефект Джоуля-Томсона

Доклад

Физика

Ефект ДжоуляТомсона Ефект ДжоуляТомсона це зміна температури газу в результаті адіабатичного дроселювання постійне протікання газу під дією постійного перепаду тиску газів крізь пористу перегородку яка розміщена на шляху потоку. В дослідах Джоуля і Томсона вимірювалась температура в двох послідовних перерізах неперервного і стаціонарного потоках газу до дроселя та за ним. Дійсно при взаємному притяганні молекул внутрішня енергія газу включає як кінетичну енергію молекул так і потенціальну енергію їх взаємодії. Робота...

Украинкский

2013-07-25

88.5 KB

5 чел.

21.Ефект Джоуля-Томсона

Ефект Джоуля-Томсона – це зміна температури газу в результаті адіабатичного „дроселювання” – постійне протікання газу під дією постійного перепаду тиску газів крізь пористу перегородку, яка розміщена на шляху потоку.

В дослідах Джоуля і Томсона вимірювалась температура в двох послідовних перерізах неперервного і стаціонарного потоках газу (до дроселя та за ним). Завдяки низькій теплопровідності стінок труби та дроселя теплообмін між газом і зовнішнім середовищем був відсутній.

Ефект Джоуля-Томсона прийнято називати додатнім, якщо газ в процесі дроселювання охолоджується (), і від’ємним, якщо газ нагрівається ().

Згідно мол-кінет. теорії будови речовини, ефект Джоуля-Томсона (ДТ), свідчить про існування в газі сил міжмолекулярної взаємодії (знаходження цих сил і було метою дослідження ДТ). Дійсно, при взаємному притяганні молекул внутрішня енергія газу включає як кінетичну енергію  молекул так і  потенціальну енергію їх взаємодії.

      Опишемо цей процес.

Газ, що знаходиться під тиском Р1 , стаціонарним чином переводиться в посудину, де тиск Р2. Стаціонарність означає, що Р1, Р2const ( цього можна досягнути, за рахунок поршнів, які задвигаються або видвигаються).

Газ теплоізольований від зовнішнього середовища: . Підкреслимо, що процес ДТ є незворотнім, що видно вже з наявності перегородки з маленькими отворами. Робота продавлювання через дросель порції газу, що займав до дроселя об’єм , дорівнює . Ця ж порція газу, яка займає за дроселем об’єм , здійснює роботу .

Пророблена над газом результуюча зовнішня робота  в адіабатичних умовах () може піти лише на зміну  його внутрішньої енергії:

;  (ентальпія)

- процес ДТ – це ізоентальпійний процес (Н-const)

(1)

; ; ;

(2) ;  :    

 

- для ідеального газу, молекули якого розглядаються як матеріальні точки, що не взаємодіють між собою, ефект ДТ =0 ніякої зміни Т не спостерігається (бо ). Для неід.газу, наприклад ВдВ: {} . Якщо,  то - нагрівання газу;

якщо , то - охолодження газу ( бо різниця тисків менша нуля).

Щоб відбувалося охолодження газу, треба

Для прикладу: крива інверсії азоту. В межах кривої ефект ДТ додатній, зовні кривої  - від’ємний. Для точок на самій кривій ефект рівний нулю.

Температура Ті при якій  (для даного тиску) різниця , яка проходить через нульове значення, змінює свій знак називається температурою інверсії ефекту ДТ. Крива інверсії  розділяє сукупність станів газу на такі сукупності при переході між яким, він охолоджується і на такі між якими він нагрівається.

При великих перепадах тиску на дроселі температура газу може дуже сильно змінюватися. Наприклад, при дроселюванні  від 200 до 1 атм і початковій температурі 170 С повітря охолоджується на 350 С. Тому ефект ДТ покладений в основу багатьох технологічних способів зниження газів.


Пориста перегородка

P1

V1

2

V2

Т

Р

N2


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

86021. ОТБОР В ФУТБОЛЬНЫХ КЛУБАХ ПЕРВОЙ И ПРЕМЬЕР ЛИГИ 878 KB
  Проблема спортивного отбора является одной из основных проблем физической культуры и спорта. Развитие теории спортивного отбора влияет на уровень спортивных достижений и на развитие спортивной науки в целом.
86022. Расчет налогового бремени предприятия 230.5 KB
  В настоящее время, тема распределения налогового бремени в обществе особенно актуальна, так как играет особую роль в построении и совершенствовании налоговой системы любого государства – как с развитой экономикой, так и находящегося в переходном периоде.
86023. Ефективність митно-тарифного регулювання зовнішньоекономічної діяльності 1.17 MB
  Зовнішня торгівля є одним із головних стабілізуючих факторів національної економіки. Протягом останніх років, внаслідок зростання експорту, його питома вага у ВВП збільшилася від 17,9 % до понад 40 %, що забезпечило зростання кількості робочих місць і значною мірою сприяло виведенню економіки України з кризи.
86024. Государственное и муниципальное управление на примере оптимизации системы образования 382.5 KB
  Образование в Российской Федерации — единый целенаправленный процесс воспитания и обучения, являющийся общественно значимым благом и осуществляемый в интересах человека, семьи, общества и государства, а также совокупность приобретаемых знаний, умений, навыков, ценностных установок...
86025. Этика государственной и муниципальной службы в Латвии 152 KB
  Профессиональная этика муниципального служащего помогает конкретизировать, реализовать моральные ценности в условиях, подчас весьма сложных, необычных. Профессиональная этика не формирует новые принципы и понятия морального сознания, она как бы «приспосабливает» уже известные принципы...
86026. Проект автоматизированной системы обработки информации компании-оператора по предоставлению услуг IP-телефонии 1.69 MB
  В дипломном проекте спроектирована автоматизированная система обработки информации компании-оператора по предоставлению услуг IP-телефонии, реализована подсистема аутентификации пользователя. В состав системы входят несколько компонентов: виртуальная АТС (ВАТС), центр обработки вызовов...
86027. ПУТИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ФИНАНСОВОГО МЕХАНИЗМА ГОСУДАРСТВЕННОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ МАЛЫХ ИННОВАЦИОННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ НА ТЕРРИТОРИИ РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН 590 KB
  Большое внимание в данном документе уделяется малому инновационному бизнесу, который способен привлекать в инновационную сферу частный капитал, осуществлять трансфер научных разработок в жизнеспособные продукты и технологии, быстро реагировать на изменение потребностей рынка и в короткие...
86028. АДАПТАЦИИ ОРГАНИЗМА СПОРСМЕНА 65.02 KB
  Проблема адаптации к физическим нагрузкам, или педагогическим значениям «тренированности», с давних пор привлекала внимание исследователей и в настоящее время остается одной из актуальных проблем. Существо ее заключается в раскрытии механизмов, за счет которых нетренированный организм становится тренированным...
86029. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНО-ВЛАЖНОСТНОГО СОСТОЯНИЯ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЯ 827 KB
  В данной работе предлагается провести численное исследование температурно-влажностного состояния трёх вариантов ограждающих конструкций здания и сделать выводы о конструктивных решениях, характеризующихся наиболее благоприятным температурно-влажностным режимом.