Gaasi töö isobaarilistes, isotermilistes ja adiabaatilistes protsessides

Gaasi töö isobaarilistes, isotermilistes ja adiabaatilistes protsessides
Gaasi töö isobaarilistes, isotermilistes ja adiabaatilistes protsessides
Anonim

Peaaegu iga soojusmasina tegevus põhineb sellisel termodünaamilisel nähtusel nagu gaasi töö paisumisel või kokkusurumisel. Siinkohal tasub meeles pidada, et füüsikas mõistetakse tööd kui kvantitatiivset mõõdikut, mis iseloomustab teatud jõu mõju kehale. Selle kohaselt ei ole gaasi töö, mille vajalik tingimus on selle ruumala muutumine, midagi muud kui rõhu ja selle ruumala muutuse korrutis.

Gaasitööd
Gaasitööd

Gaasi töö selle ruumala muutumisega võib olla nii isobaarne kui ka isotermiline. Lisaks võib laienemisprotsess ise olla ka meelevaldne. Gaasi töö isobaarilisel paisumisel saab leida järgmise valemi abil:

A=pΔV, milles p on gaasirõhu kvantitatiivne karakteristik ja ΔV on alg- ja lõppmahu erinevus.

Gaasi suvalise paisumise protsessi kujutatakse füüsikas tavaliselt eraldi isobaariliste ja isohooriliste protsesside jadana. Viimaseid iseloomustab asjaolu, et gaasi töö ja ka selle kvantitatiivsed näitajad on võrdne nulliga, kuna kolb silindris ei liigu. Kellsellistes tingimustes selgub, et gaasi töö suvalises protsessis muutub otseses proportsioonis anuma mahu suurenemisega, milles kolb liigub.

Gaasi töö selle mahu muutumisel
Gaasi töö selle mahu muutumisel

Kui võrrelda gaasi tööd paisumisel ja kokkusurumisel, siis võib märkida, et paisumisel langeb kolvi nihkevektori suund kokku selle gaasi enda survejõu vektoriga, seega skalaararvutuses on gaasi töö positiivne ja välisjõud negatiivsed. Gaasi kokkusurumisel kattub välisjõudude vektor juba silindri üldise liikumissuunaga, seega on nende töö positiivne ja gaasi töö negatiivne.

Mõiste "gaasiga tehtud töö" käsitlemine jääb puudulikuks, kui me ei puuduta ka adiabaatilisi protsesse. Termodünaamikas mõistetakse sellist nähtust kui protsessi, kui soojusvahetust väliste kehadega ei toimu.

Gaasi poolt tehtud töö
Gaasi poolt tehtud töö

See on võimalik näiteks juhul, kui töötava kolviga anum on varustatud hea soojusisolatsiooniga. Lisaks võib gaasi kokkusurumise või paisumise protsessi võrdsustada adiabaatilisega, kui gaasi ruumala muutumise aeg on palju lühem kui ajavahemik, mille jooksul ümbritsevate kehade ja gaasi vahel tekib termiline tasakaal.

Igapäevaelus levinuimaks adiabaatiliseks protsessiks võib pidada kolvi tööd sisepõlemismootoris. Selle protsessi olemus on järgmine: nagu on teada termodünaamika esimesest seadusest, muutub gaasi siseenergiaon kvantitatiivselt võrdne väljastpoolt suunatud jõudude tööga. See töö on oma suunas positiivne ja seetõttu suureneb gaasi siseenergia ja selle temperatuur tõuseb. Sellistel algtingimustel on selge, et adiabaatilise paisumise ajal toimub gaasi töö selle siseenergia vähenemise tõttu, vastav alt selle protsessi temperatuur langeb.

Soovitan: