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

65047. История правления Тимура 143.5 KB
  Именно в этих странах в середине XIV века возникло государство Тимуридов. Среди всех величайших завоевателей когда-либо создававших мировые империи Тимур основатель этого государства так же как и Наполеон занимает особое место: почти все другие по самому рождению своему имели право на известную власть и начиная...
65048. ОЧЕРКИ ИЗ ЖИЗНИ ГЕРАТСКОГО ОБЩЕСТВА НА РУБЕЖЕ XV—XVI ВЕКОВ 437.5 KB
  Настоящие Очерки представляют собой продолжение моей работы над мемуарами Восифи. Задача критического издания всего текста мемуаров Восифи представляется все более нужной заманчивой и выполнимой.
65049. УЛУСНАЯ СИСТЕМА МОНГОЛЬСКОЙ ИМПЕРИИ В ПАМЯТНИКАХ ПИСЬМЕННОСТИ ИМПЕРСКИХ ЦЕНТРОВ ЧИНГИЗИДСКИХ ХАНСТВ И ДРЕВНЕЙ РУСИ 203 KB
  В связи с этим возникает вопрос о влиянии модели власти зародившейся у монголов на процесс формирования русской государственности. Изучение взаимодействия форм собственности и власти в самой Монгольской империи позволяет таким образом исследовать типологические свойства государственности Московской Руси.
65050. КОЛЛЕКЦИЯ ЗОЛОТООРДЫНСКИХ ДОКУМЕНТОВ XIV ВЕКА ИЗ ВЕНЕЦИИ 1.35 MB
  В наши дни авторы настоящего исследования, тюрколог-источниковед и романист-филолог, подвергли все документы коллекции специальному изучению в отношении истории их создания, полного перевода на русский язык и реконструкции их изначального содержания.
65052. Расстановка политических сил в Западном Дешт-и-Кыпчаке в их взаимосвязи с Северо-Восточной Русью в 30-е - 60-е гг. XV века 36 KB
  Начальный этап взаимоотношений княжеств и земель Северо-Восточной Руси с государствами образовавшимися после распада Золотой Орды на территории европейской части Дешт-и-Кыпчака до сих пор недостаточно полно изучен в историографии. а в сфере русско-ордынских взаимоотношений также...
65054. Золотая Орда как предтеча Российской Империи 79.5 KB
  Истоки феномена российской имперской государственности наглядным олицетворением которой была Российская империя имеют в своей основе симбиоз трех компонентов: древнерусской государственности Киевской Руси импульсом в создании которой стал приход варягов...