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.

На макроуровне это воспринимается как снижение давления и температуры. Снижение давления после сжатия часто связывается в первую очередь с уменьшением числа воздействий на единицу площади стенки сосуда, а снижение температуры объясняется уменьшением кинетической энергии каждого воздействия, поскольку выталкивает поршень молекулы газа передавали ему часть своих импульсов и тем самым несколько уменьшали свою скорость и кинетическую энергию - то есть тепловая энергия расширился газа уменьшилась из-за работы, которую он совершил в своем расширении. Однако, приведенные выше слова о неразделимости изменения температуры и давления при сжатии в полной мере относятся и к расширению газа.

Несмотря на то, что современная классическая термодинамика выглядит вполне законченным монументальным сооружением, на самом деле здесь не все так гладко. Вот, например, один из неудобных вопросов, касающихся самих основ современной термодинамики газов: почему молекулы газа в равновесном состоянии должны иметь столь значительный разброс по скоростям, неужели взаимных столкновений и неизбежного при этом обмена энергией их скорости не должны выровняться по величине и быть примерно одинаковыми? Ведь термин «абсолютно упругие столкновения» подразумевает, что вся кинетическая энергия остается именно кинетической и не переходит в другие формы, но не запрещает ее перераспределение между участниками столкновения, более того, именно за счет такого перераспределения в классической термодинамике объясняется обмен теплом между стенками сосуды и газом внутри него.

Процесс теплообмена между стенкой и газом в такой модели трактуется как обмен кинетической энергией между метания «шариками» газа и шатаются частицами стенки, которым не позволяют отправиться в свободный полет межмолекулярные связи в твердом веществе. Если стенка имеет температуру более, чем газ, то средняя кинетическая энергия колебаний ее частиц больше, чем средняя кинетическая энергия частиц газа, и при столкновениях частиц газа со стенкой этот избыток энергии передается им, в результате чего стенка охлаждается, а газ нагревается. Если же температура газа больше, чем стенки, то избытком кинетической энергии обладают уже его частицы, при столкновениях передают ее частям стенки. В результате газ охлаждается, а стенка нагревается. В любом случае при взаимодействии газа и стенки (или порций газа с различной средней скоростью частиц) происходит выравнивание усредненной кинетической энергии частиц взаимодействующих сред на макроуровне проявляется как выравнивание температур этих сред (теплообмен).

В детстве у многих был велосипед. Когда накачиваешь шины велосипедным насосом, в руках он нагревается. Это происходит из-за сжатия воздуха. Существует обратный эффект: когда у газа резко снижается давление , он охлаждается. Вы замечали , что из аэрозольных баллончиков газ всегда получается холодным ? А если соединить эти два явления , то получится холодильник.

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

548.001ms

Похожие статьи Серверы купить в ростове на дону купить сервер ростов на дону server-price.ru. . Купите газонокосилки и триммеры. Газонокосилка триммер бензиновая купить itmir.kz. .