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

8 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

63999. Сравнительный анализ стратегий совладания и стиля реагирования в конфликтных ситуациях у супругов в различных семьях 8.75 MB
  Цель выпускной квалификационной работы сравнительный анализ стратегий совладания и стиля реагирования в конфликтных ситуациях у супругов в различных семьях.
64000. Створення публікації в MS Publisher 229.65 KB
  Велику роль комп’ютери відіграють у рекламному бізнесі, маркетингу, у виданні друкарських робіт. Сучасні операційні системи доповнені програмними засобами, які дозволяють вирішити ці завдання. Одним з цих доповнень є програма Microsoft Publisher.
64001. Удосконалення нових методів і технологій розвитку персоналу у видавництві 273 KB
  Для досягнення цілі в роботі поставлені й вирішені наступні завдання: розкрито сутність розвитку персоналу та його роль у забезпеченості конкурентоспроможності працівників і організації; охарактеризовано особливості планування витрат на розвиток персоналу...
64002. Технічне обслуговування та ремонт муфти зчеплення 150.82 KB
  В цілому, доступні запасні частини можна поділити на дві великі групи: запасні частини оригінального виробництва. Дані запасні частини розповсюджуються через офіційні представництва компаній-виробників автомобілей, завжди мають оригінальну упаковку і відповідне маркування.
64003. MS Office Power Point 2007. Налаштування демонстрації презентаціїї 293.63 KB
  Для налаштування анімації при зміні слайда необхідно вибрати слайд, перед яким буде використана анімація, і відкрити на Стрічці вкладку Анімація. Елементи керування групи Перехід до цього слайда якраз і призначені для налаштування анімації зміни слайдів.
64004. Компоненты компьютера 93.62 KB
  Модернизация ПК уже не кажется такой сложной, как представлялось раньше. Любую деталь компьютера можно приобрести по вполне доступным ценам. В итоге вы получите настроенную систему, состоящую из выбранных вами компонентов, но и приобретете богатый опыт модернизации.
64005. Улучшение социального обслуживания пожилых граждан и инвалидов 504.7 KB
  Актуальность исследования определяется тем, что с увеличением продолжительности жизни возрастает преобладающее большинство пожилых граждан, нуждающихся в оказании бытовых, медицинских, правовых и других услугах.
64006. Факторы, влияющие на социальную адаптацию пожилых людей к современным условиям 527.6 KB
  Задачи, которые решались в процессе исследования, сводились к следующему: Рассмотреть социальные проблемы пожилых людей в современном обществе. Охарактеризовать сущность и содержание социальной адаптации пожилых людей. Рассмотреть проблемы социальной адаптации в пожилом возрасте рассмотреть.
64007. Актуальность применения смертной казни 425.87 KB
  В настоящее время актуальность темы смертной казни связана также и с тем, что многие государства идут не только на смягчение законодательства, при этом отменяя и смертную казнь, но и на пересмотр своего отношения к самому явлению. В связи с этим возникает вопрос о правомерности и допустимости применения смертной казни, а также о ее необходимости и целесообразности.