74800

Адиабатическое дросселирование. Эффект Джоуля-Томсона

Доклад

Физика

Подобный процесс но с реальным газом адиабатическое расширение реального газа с совершением внешними силами положительной работы осуществили английские физики Дж. После прохождения газа через пористую перегородку в правой части газ характеризуется параметрами...

Русский

2015-01-05

57.5 KB

9 чел.

40.Адиабатическое дросселирование. Эффект Джоуля-Томсона

Если идеальный газ адиабатически расширяется и совершает при этом работу, то он охлаждается, так как работа в данном случае совершается за счет его внутренней энергии. Подобный процесс, но с реальным газом — адиабатическое расширение реального газа с совершением внешними силами положительной работы—осуществили английские физики Дж. Джоуль (1818—1889) и У. Томсон (лорд Кельвин, 1824—1907).Рассмотрим эффект Джоуля — Томсона. На рис. 93 представлена схема их опыта. В теплоизолированной трубке с пористой перегородкой находятся два поршня, которые могут перемешаться без трения. Пусть сначала слева от перегородки газ под поршнем 1 находится под давлением р1, занимает объем V1 при температуре Т1, а справа газ отсутствует (поршень 2 придвинут к перегородке). После прохождения газа через пористую перегородку в правой части газ характеризуется параметрами р2, V2, T2. Давления p1 и p2 поддерживаются постоянными (p1>p2).Так как расширение газа происходит без теплообмена с окружающей средой (адиабатически), то на основании первого начала термодинамики --(64.1)

Внешняя работа, совершаемая газом, состоит из положительной работы при движении поршня 2 (А22V2) и отрицательной при движении поршня 1 (A1=p1V1), т. е. A=A2A1. Подставляя выражения для работ в формулу (64.1), получаем---(64.2)Таким образом, в опыте Джоуля — Томсона сохраняется (остается неизменной) величина U+pV. Она является функцией состояния и называется энтальпией.Ради простоты рассмотрим 1 моль газа. Подставляя в формулу (64.2) выражение (63.3) и рассчитанные из уравнения Ван-дер-Ваальса (61.2) значения p1V2 и р2V2 (символ «m» опять опускаем) и производя элементарные преобразования, получаем---(64.3)Из выражения (64.3) следует, что знак разности (T2—T1) зависит от того, какая из поправок Ван-дер-Ваальса играет бóльшую роль. Проанализируем данное выражение, сделав допущение, что p2<<p1 и V2>>V1:1)а  0 не учитываем силы притяжения между молекулами, а учитываем лишь размеры самих молекул. Тогдат. е. газ в данном случае нагревается;2)b  0 не учитываем размеров молекул, а учитываем лишь силы притяжения между молекулами. Тогдат. е. газ в данном случае охлаждается;3)учитываем обе поправки. Подставив в выражение (64.3) вычисленное из уравнения Ван-дер-Ваальса (61.2) значение р1, имеем---(64.4)т. е. знак разности температур зависит от значений начального объема V1 и начальной температуры Т1.Изменение температуры реального газа в результате его адиабатического расширения, или, как говорят, адиабатического дросселирования — медленного прохождения газа под действием перепада давления сквозь дроссель (например, пористую перегородку), называется эффектом Джоуля—Томсона. Эффект Джоуля — Томсона принято называть положительным, если газ в процессе дросселирования охлаждается (T<0), и отрицательным, если газ нагревается (T > 0).В зависимости от условий дросселирования для одного и того же газа эффект Джоуля — Томсона может быть как положительным, так и отрицательным. Температура, при которой (для данного давления) происходит изменение знака эффекта Джоуля — Томсона, называется температурой инверсии. Ее зависимость от объема получим, приравняв выражение (64.4) нулю:---(64.5)Кривая, определяемая уравнением (64.5), — кривая инверсии — приведена на рис. 94. Область выше этой кривой соответствует отрицательному эффекту Джоуля — Томсона, ниже — положительному. Отметим, что при больших перепадах давления на дросселе температура газа изменяется значительно. Так, при дросселировании от 20 да 0,1 МПа и начальной температуре 17° С воздух охлаждается на 35° С.Эффект Джоуля — Томсона обусловлен отклонением газа от идеальности. В самом деле, для моля идеального газа рVm=RТ, поэтому выражение (64.2) примет вид откуда следует, что Т1 = T2.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

42630. СЛУЖБОВЕ ВІДРЯДЖЕННЯ 53.5 KB
  Службовим відрядженням вважається поїздка працівника за розпорядженням керівника установи на певний строк до іншого населеного пункту з метою виконання службового доручення поза місцем його основної роботи. Службові відрядження працівників здійснюються відповідно до плану роботи установи з урахуванням асигнувань за кошторисом витрат на відрядження. Доповідна записка заява разом з проектом наказу та посвідченням про відрядження передається керівникові установи як правило не пізніше як за три доби доби до початку відрядження.
42631. Доступ до спільних ресурсів в середовищі Windows XP 958 KB
  Створив папку давши їй назву своє прізвище Ілюстрація. Ілюстрація. Натиснув на кнопку Разрешенията дозволив всім повний доступ Ілюстрація. Встановив автоматичне кешування документівнатиснувши кнопку Кешированиеі в списку вибрав Автоматическое кэширование программ и документов Ілюстрація.
42632. Проект виконується групою, що складається з 3-5 осіб, згідно з варіантом (табл.1). Етапи виконання проекту 64.5 KB
  Завдання для робочих груп 1 Форматування тексту Дано текст що складається з речень розділених крапками. Дано текст. Дано текст. Дано рядок що складається зі слів розділених пробілами.
42634. СТВОРЕННЯ ТА РЕДАГУВАННЯ ПРОГРАМ В ІНТЕГРОВАНИХ СЕРЕДОВИЩАХ ПРОГРАМУВАННЯ 72 KB
  Сьогодні існує широкий набір інтегрованих середовищ програмування які обирає програміст в залежності від мови програмування що він використовує для створення програми. Основними командами даної опції є Open відкриття існуючого файлу New створеня нового файлу для редагування Sve Sve s Sve ll збереження файлу що знаходиться в редакторі на диску з поточною чи новою позначкою або збереження всіх відкритих файлів чи файлів програми та Quit вихід. Для редагування тексту програми використовуються наступні клавіші і комбінації...
42635. Арифметико-логічні основи функціонування компютера 106 KB
  Правила виконання арифметичних операцій над числами з фіксованою крапкою. Завдання 1 Згідно номера варіанта який співпадає з номером студента за списком запишіть десяткові числа 100№ зі знаком плюс та знаком мінус. Обчисліть двійковий код додатнього числа перетворіть отриманий код у вісімкову та шістнадцяткову системи числення виконайте перевірку. Зразок...
42636. Дослідження базових схем підсилюваньних каскадів на біполярних транзисторах 299.5 KB
  Re эмиттерное сопротивление Rl R2 резисторы делителя задающего режим каскада по постоянному току. Особенностью классической схемы каскада с ОБ рис. Для каскада с ОБ: Для каскада с ОЭ: Для каскада с ОК: Проектирование усилителя начинается с определения режима транзистора по постоянному току который называют статическим режимом. В зависимости от тока коллектора транзистора и величины падения напряжения на электродах транзистора усилительного каскада а также от амплитуды входного сигнала различают следующие режимы усиления: режим А;...
42637. ДОСЛİДЖЕННЯ СТАРТСТОПНОГО ТЕЛЕГРАФНОГО ЗВЯЗКУ КОДОМ МТК-2 254.5 KB
  Ознайомитися з особливостями стартстопних кодових комбінацій міжнародного телеграфного коду МТК2. 7 00111 Латиниця 31 11111 N Н 6 00110 Цифри 27 11011 O О 9 3 00011 Пробіл 4 00100 P П 0 13 01101 Кирилиця 0 00000 Символьне повідомлення передавання і приймання якого необхідно здійснити за допомогою стартстопного телеграфного звязку кодом МТК2 задане індивідуально кожному студенту і у табл.2 зазначено: порядковий номер студента № тривалості стартового...
42638. ДОСЛІДЖЕННЯ БІТОВИХ ОПЕРАЦІЙ, ЛОГІЧНИХ ТИПІВ, ЛОГІЧНИХ ОПЕРАЦІЙ ТА ОПЕРАЦІЙ ВІДНОШЕННЯ 163 KB
  Бітові операції дозволяють обробляти цілі дані за допомогою операцій з їх бітовою структурою. Будь-які дані представляються у пам’яті комп’ютеру як ланцюг бітів. Біт – це число, яке може мати тільки одне з двох значень – „0” або „1”.Таблиця 5 № варіанта Мова Операції Значення УЛО1 УЛО2 УЛО3 ОВ1 ОВ2 БЛО B C D Паскаль NOT NOT ND = 7 2 56 56 67 100 46 78 Ci ^ == = 6 2 7 14 7 7 24 1 Паскаль NOT NOT OR = = 3.12 Паскаль NOT ND = = 4 4 23.3 4 Паскаль NOT NOT XOR = 64 15.2 Паскаль NOT ND = = 55 55 12 45 6 10 12 59 Ci ^ = ^ 17.