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

83576. Військовополонені. Найманці 37.85 KB
  Полонені мають свого представника що спостерігає за умовами їх життя і підтримує звязок із адміністрацією табору. Полонені забезпечуються необхідним одягом харчуванням медичним обслуговуванням. Рядові полонені можуть притягуватися до роботи з урахуванням їх фізичного стану.
83577. Правове положення учасників збройних конфліктів 37.61 KB
  Під час збройних конфліктів населення що проживає на території держави поділяється на дві групи: таке що відноситься до збройних сил і таке що не відноситься до збройних сил цивільне населення. Комбатанти це особи що входять до складу збройних сил воюючих сторін та безпосередньо ведуть бойові дії проти ворога зі зброєю в руках. Некомбатанти це особи що входять до складу збройних сил та безпосередньо не беруть участь в бойових діях Це військові кореспонденти юристи духівництво інтенданти медичний персонал.
83578. Заборонені засоби і методи ведення війни 36.97 KB
  Засоби ведення військових дій це зброя і інша військова техніка що застосовується збройними силами воюючих для знищення живої сили і матеріальних засобів противника придушення його сил і здатності до опору. Методи ведення військових дій це порядок різні способи використання засобів ведення війни у вказаних цілях. право сторін що знаходяться в конфлікті обирати методи і засоби ведення війни не є необмеженим.
83579. Особливості ведення морської війни 38.73 KB
  Театром морської війни є внутрішні морські води територіальне море і відкрите море. До морської війни застосовні загальні правила сухопутної війни зокрема правила щодо заборони на певні засоби і методи. В правилах морської війни специфічними є правила для підводних човнів морської блокади бомбардувань і ін.
83580. Правова регламентація повітряної війни 34.96 KB
  Всі правила і норми що стосуються війни в цілому відносяться і до повітряної війни. Театром повітряної війни є повітряний простір над сухопутним і морським театрами воїни тобто над сухопутною територією воюючих над територіальним і відкритим морем. Повітряний простір над нейтральними державами театром війни бути не може.
83581. Захист цивільних об’єктів та культурних цінностей в період збройного конфлікту 37.56 KB
  Згідно з Додатковим протоколом І цивільні об’єкти не повинні бути об’єктом нападу або репресалій. До військових об\' єктів Протокол відносить такі об’єкти які через свій характер розташування призначення або використання роблять ефективний ї несок у військові дії і повне або часткове руйнування захоплення або нейтралізація яких при існуючих в даний момент обставинах надає явну військову перевагу ст. Отже об’єкти що не підпадають під вищенаведене визначення повинні розглядатися як цивільні і їх знищення є забороненим методом ведення...
83582. Закінчення війни і його міжнародно-правові наслідки 36.35 KB
  Розрізняють припинення стану війни і припинення військових дій. Припинення військових дій не завжди автоматично супроводжується припиненням стану війни. Перемир’я тимчасове припинення військових дій на умовах узгоджених воюючими сторонами. Подруге загальне перемир’я при певних обставинах наприклад якщо сторони в конфлікті формально не заявили про наявність стану війни між ними здатне не тільки призупинити військові дії але і привести до їх припинення.
83583. Поняття та принципи міжнародного повітряного права 32.8 KB
  Міжнародне повітряне право - це система міжнародно-правових норм, які регулюють відносини між суб\'єктами міжнародного права у зв\'язку з використанням повітряного простору та визначають його правовий режим.
83584. Міжнародна організація цивільної авіації 36.37 KB
  Міжнародна організація цивільної авіації ІКАО була створена відповідно до Конвенції про міжнародну цивільну авіацію 1944 р.: забезпечувати безпечний і впорядкований розвиток міжнародної цивільної авіації в усьому світі; заохочувати мистецтво конструювання й експлуатації повітряних суден у мирних цілях; заохочувати розвиток повітряних трас аеропортів і аеронавігаційних засобів для міжнародної цивільної авіації; задовольняти потреби народів світу у безпечному регулярному ефективному й економічному повітряному транспорті; запобігати...