8.2: Розширення газу

Last updated
Save as PDF

Page ID: 24532

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

У газовому розширенні ми припускаємо ідеальну поведінку для двох типів розширень:

Ізотермічне розширення

Це показує розширення газу при постійній температурі проти ваги маси об'єкта (м) на поршні. Температура тримається постійною, тому зміна енергії дорівнює нулю (U=0). Отже, тепло, поглинене газом, дорівнює роботі, виконаної ідеальним газом над його оточенням. Зміна ентальпії також дорівнює нулю, оскільки зміна енергії нуля, а тиск і об'єм є постійними.

Ізотермічний незворотний/оборотний процес

Графіки чітко показують виконану роботу (площа під кривою) більше в оборотному процесі.

Адіабатичні розширення

Адіабатичний означає, коли не відбувається теплообміну під час розширення між системою та навколишнім середовищем і температура більше не тримається постійною.

Реверсивне адіабатичне розширення

Це рівняння показує взаємозв'язок між PV і є корисним лише тоді, коли воно застосовується до ідеального газу та оборотних адіабатичних змін. Рівняння дуже схоже на закон Бойла, за винятком того, що воно має показник (гамма) через зміну температури. Робота, виконана адіабатичним оборотним процесом, дається наступним рівнянням:

де Т ₂ менше Т ₁. Внутрішня енергія системи зменшується в міру розширення газу. Робота може бути розрахована двома способами, оскільки Внутрішня енергія (U) не залежить від шляху. Графік показує, що в адіабатичному оборотному процесі виконується менше роботи, ніж ізотермічний оборотний процес.

Посилання

Чанг, Реймонд. Фізична хімія для біологічних наук. Саусаліто, Каліфорнія: Університетська наука, 2005.