Почему газ при сжатии нагревается

почему газ при сжатии нагревается
(0) comments

На макроуровне это воспринимается как повышение давления и температуры. Повышение давления после сжатия часто связывается в первую очередь с ростом числа воздействий на единицу площади стенки сосуда, а рост температуры объясняется ростом кинетической энергии каждого воздействия, поскольку сжимать газ поршень в конце концов остановился и передал свой импульс молекулам газа, несколько увеличив их скорость и кинетическую энергию - то есть тепловая энергия сжатого газа возросла за счет внешней работы, которая понадобилась для его сжатия. Впрочем, при вдумчивом размышлении становится ясно, что причины роста давления и температуры нельзя разделить так однозначно, как об этом только что говорилось - и увеличение частоты ударов при той же энергии каждого удара ведет к повышению температуры и увеличения средней силы ударов при сохранении их количества в единицу времени приводит к некоторому повышению давления, так что рост температуры и давления при адиабатическом сжатии в принципе неразделимы.

По представлениям классической термодинамики, молекулы газа, даже находится в равновесном состоянии, имеют широкий диапазон мгновенных скоростей, различающихся не только по направлению, но и по абсолютной величине. При этом если направления в среднем равномерно распределены по сторонам, то абсолютные величины скоростей частиц лежат в очень широком диапазоне. Большинство частиц имеют скорость, близкую к некоторой усредненной величиной, находится внутри этого диапазона, однако всегда существует определенное количество более быстрых и более медленных частиц. Этот профиль распределения статистически стабильным и соответствует гауссовый распределения вероятностей, а теоретический диапазон возможных скоростей лежит в пределах от 0 до бесконечности.

С точки зрения обычной механики утверждение о наличии при равновесном состоянии газа огромного разброса скоростей его частиц выглядит абсолютно нелогичным. Действительно, при упругом столкновении двух шаров они могут обменяться импульсами частично или почти полностью. Теоретически возможен и совершенно полный обмен импульсами, но это идеальный случай - на практике всегда находится причина, по которой этого не происходит! А в результате многих столкновений с частичным обменом импульсами в среде, состоящей из таких хаотично движущихся шаров одинаковой массы (ведь это и есть механическая модель идеального газа), их скорости постепенно выровняются и будут практически одинаковыми (с учетом частоты столкновений в нормальных атмосферных условиях для этого потребуются лишь малые доли секунды).

И еще одно обстоятельство. С точки зрения ЕМТ тепловая энергия в газах при относительно низких давлениях находится преимущественно в кинетической форме , в твердых телах - почти полностью в потенциальной (в виде колебательных напряжений кристаллической решетки) , а в редких - в значительной степени в потенциальной форме , массово переходя в кинетическую только на границе раздела с неплотными газообразными средами. В связи с этим обсуждаемое ниже относится прежде всего к газам и в меньшей степени - к жидкостям.

Следующий шаг - испаритель , плоская металлическая камера (обычно это внутренняя стенка холодильника). Хладагент попадает в испаритель через очень узкое отверстие и давление резко уменьшается. Жидкость снова становится газом , при этом сильно охлаждается. Когда газ проходит по испарителя , он забирает с него тепло : камера становится холодной , и поэтому холодильник холодит.

При сжатии газ нагревается, количество тепловой энергии у него не меняется , но оно как бы концентрируется в малом объеме , поэтому газ становится горячее. Горячий газ , проходя по конденсатора, отдает свое тепло в окружающее пространство. Именно поэтому конденсатор находится снаружи. За повышенного давления при охлаждении газ превращается в жидкость.

После этого газ снова попадает в компрессор - цикл завершается. Получается , что из-за разницы давления в испарителе и конденсаторе газ забирает тепло из холодильника и выпускает его наружу.

Принципиальным результатом проведенных испытаний является установление возможности без увеличения максимального давления сжатия по сравнению с известными способами достичь рекордной температуры нагрева газа около 10000 С при относительной давления сжатия не выше 500-1000. Подобный режим достигается разделением такта сжатия на две стадии, между которыми производят необратимый пропуск всей массы предварительно нагретого (на первой стадии сжатия) газа через перепускной отверстие и сжатие до конечного давления всей массы газа во второй стадии сжатия. Разделение процесса сжатия на две стадии необратимых пропуском всей массы газа приводит к максимальному увеличению энтропии с падением давления в цилиндре, но с сохранением температуры газа, что позволяет на второй стадии сжатия повысить температуру всей массы газа, повторно сжимая его до максимального давления. Кроме того, при перетекании газа через "короткое " отверстие в дополнительном поршни или в перегородке резко уменьшается время контакта нагретого газа со стенкой отверстия по сравнению с перетеканием газа через длинный канал в прототипе, что приводит к снижению теплопотерь и, следовательно, к увеличению эффективности процесса.

Поршень 1 при своем поступательном движении сжимает газ в пространстве цилиндра 3 до дополнительного поршня 2, предварительно нагревая его до промежуточной температуры, в несколько раз превышает первоначальную. При этом дополнительный поршень играет роль инерционной стенки. В конце первой стадии сжатия (или одновременно со сжатием при постоянном давлении сжатия) вся масса предварительно нагретого газа перетекает в объем цилиндра перед дополнительным поршнем через его отверстие 4. При этом газ тормозится, восстанавливая свою температуру при меньшем давлении, то есть энтропия смеси возрастает. При конце перетекание газа происходит фиксация поршней в вязкую с помощью фиксирующего замка 5. Во второй стадии сжатия при дальнейшем движении связанных поршней нагретый газ досжимается до конечного давления, обеспечивая высокую температуру сжатия.

В варианте 2 при нагревании газа в БУ с перегородкой при перетекании всей массы газа из одной части цилиндра в другую через отверстие с клапаном в перегородке конечная температура при сопоставимых давлениях сжатия в обоих стадиях сжатия достигает величины в 1,5-2 раза больше, чем в варианте 1. Это связано с тем, что в первой стадии нагревается вся масса газа, в то время как в БУ со свободными поршнями при пропуска газа через отверстие в дополнительном поршни в пространство впереди него с последующей фиксацией обоих поршней в вязкую предварительно нагревается только часть газа в пространстве между поршнями.

В варианте 1 решения поставленной задачи достигается предлагаемым способом сверхадиабатического нагрева газа при его сжатии в баллистической установке в две стадии, разделенные стадией пропуска, двумя поршнями - сплошным основным и дополнительным с отверстием для пропуска газа, в котором дополнительный поршень выполнен с возможностью его фиксации в в 'связи с основным поршнем, и после первой стадии сжатия и пропуска всей массы газа в пространство впереди дополнительного поршня фиксируют оба поршня в вязкую и проводят вторую стадию сжатия всей массы газа при движении связи поршней до конца цилиндра.

Ответ получен
10/26/2015

608.4011ms

Похожие статьи http://www.firmagorod.ru/ доставка газобетонных блоков купить газосиликат. . http://nikko.kia.ru/special/stinger/ киа хэтчбек 2018 - kia rio 2018 хэтчбек. .