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

24094. Обмен нуклеотидов 90 KB
  Обмен нуклеотидов. Источники нуклеотидов Поступление с пищей НК НП в желудке Белок как и все белки НК в 12перстной кишке под действием ДНКазы и РНКазы разщепляются за счет разрыва сложноэфирных связей в результате образуются нуклеотиды нуклеозиды очень редко компоненты нуклеотидов. Основное количество нуклеотидов идет de novo. Катаболизм нуклеотидов.
24095. Классификация гормонов 49.5 KB
  Внутри каждой группы выделяют еще группы гормонов.Белки паращитовидных желез паратгормон кальцитонин Глюкокортикоиды Минералокортикоиды Андрогены Эстрогены Катехоламины Тиреоидные гормоны Классификация гормонов. В составе белковопептидных гормонов можно выделить 3 фрагмента имеющих разное функциональное значение: Адресный фрагмент – гаптомер – обеспечивает поиск мест специфического действия но не вызывает биологических эффектов. На этом принципе основано действие антигормонов конкурентного типа.
24096. Синтез гормонов производных аминокислот 53.5 KB
  Синтез гормонов производных аминокислот. Синтез катехоламинов адреналин норадреналин Биосинтез тиреоидных гормонов Процесс синтеза складывается из следующих этапов: Фиксация йодидов крови железой и их окисление до элементарного йода. Отщепление тиреоидных гормонов от белка. Метаболизм аминокислотных гормонов.
24097. Синтез стероидных гормонов 52.5 KB
  Биосинтез стероидных гормонов идет из холестерина. Этапы синтеза стероидных гормонов. Образование ключевого предшественника гормонов – прегненолона покидающего митохондрии.
24098. Гормональная регуляция обмена углеводов. Механизм действия адреналина и глюкагона 43 KB
  Гормональная регуляция обмена углеводов Основным показателем состояния углеводного обмена является содержание глюкозы в крови. В норме содержание глюкозы составляет 35 – 55 ммоль л. Снижение содержания глюкозы ниже 33 ммоль л называется гипогликемия. При снижении содержания глюкозы ниже 27 ммоль л развивается грозное осложнение – гипогликемическая кома.
24100. Методы диагностики сахарного диабета 32.5 KB
  В результате недостатка инсулина нарушается проникновение глюкозы в ткани и глюкоза накапливается в крови. В ответ на дефицит глюкозы в клетках печени усиливается распад гликогена и выход свободной глюкозы в кровь что усугубляет гипергликемию. Когда содержание глюкозы в крови превышает способность почечных канальцев к реабсорбции глюкозы она выделяется с мочой. Вследствие дефицита глюкозы в тканях клетки начинают использовать в качестве энергии жиры.
24101. Гликогенозы. Мышечные гликогенозы 27 KB
  Виды гликогенозов Печеночные Мышечные Смешанные Гликогеноз I типа болезнь Гирке характеризуется дефектом фермента глюкозо6фосфатазы. Гликогеноз VI типа болезнь Херса. Накопление гликогена характерны симптомы I типа но менее выражены глюкоза в кровь поступает. Мышечные гликогенозы Гликогеноз V типа – дефект или отсутствие фосфорилазы в мышцах.
24102. Обмен углеводов в мышцах 61.5 KB
  В состоянии покоя значительные количества глюкозы резервируются в форме гликогена. Обмен углеводов в мышцах обеспечивает создание тканевых запасов гликогена в состоянии покоя и использование этих запасов а также поступающей глюкозы при напряженной работе; основные энергетические потребности всех типов мышц удовлетворяются главным образом за счет окисления продуктов обмена жиров. Фосфорилирование глюкозы в мышцах происходит под дейстием гексокиназы в печени этот процесс катализируется глюкокиназой. Если в крови поступающей к мозгу...