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

4 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

9598. Проектирование систем СЭУ 6.08 MB
  Проектирование систем СЭУ Разработка принципиальных схем систем. Определение требований к комплектующему оборудованию систем СЭУ. Требования фирм-производителей главных двигателей к характеристикам оборудования систем. Выбор оборудования систем из т...
9599. Расположение комплекта оборудования СЭУ в МКО 1.99 MB
  Расположение комплекта оборудования СЭУ в МКО Правила расположения оборудования. Функциональное и зональное агрегатирование. Типовые расположения оборудования СЭУ в МКО транспортных судов. Правила расположения оборудования Качество расположения ...
9600. Автоматизированное проектирование СЭУ 1.35 MB
  Автоматизированное проектирование СЭУ Обзор комплекта прикладных программ САПР СЭУ. Delfi - реализация САПР СЭУ. Базы данных типоразмерных рядов комплектующего оборудования СЭУ. Методы взаимодействия с базой данных. Обзор комплекта прикладных п...
9601. Оптимизация при проектировании СЭУ 83 KB
  Оптимизация при проектировании СЭУ Основное содержание процесса проектирования СЭУ. Структура оптимизационной модели. Модели системы ограничений. Ограничительные требования надзорных органов: Правила регистра судоходства, санитарный надзор, по...
9602. Збудливі мембрани. Мембранний потенціал спокою та механізм його утворення. Рівняння Нернста, Гольдмана. Натрій-калієвий насос та його робота 26 KB
  Збудливі мембрани. Мембранний потенціал спокою та механізм його утворення. Рівняння Нернста, Гольдмана. Натрій-калієвий насос та його робота. За допомогою введення мікоелектродів в клітину встановлено, що внутрішня сторона мембрани клітини в стані с...
9603. Закони подразнення 23 KB
  Закони подразнення. 1)Закон Флюгера – збудження під дією постійного стимулу завжди виникає в місці виходу струму з клітини. 2) Закон сили подразнення – чим інтенсивніше подразнення, тим більша раекція тканини. 3) Закон «все або нічого» при...
9604. Содержание предпринимательского риска 44.5 KB
  Содержание предпринимательского риска В соответствии с Гражданским кодексом РФ предпринимательская деятельность — это самостоятельная, осуществляемая на свой риск деятельность, направленная на систематическое получение прибыли от: польз...
9605. Концепция приемлемого риска 31.5 KB
  Концепция приемлемого риска Рассматриваемая концепция вызвана следующим парадоксом. С одной стороны, давно известно: кто не рискует, тот не выигрывает риск - благородное дело большой риск - большая выгода серьезных начинан...
9606. Цель и задачи риск-менеджмента 25 KB
  Цель и задачи риск-менеджмента В широком смысле управление предпринимательским риском основывается на концепции приемлемого риска и на возможности рационального воздействия на начальный уровень риска с целью его доведения до приемлемого значения...