Jump to content

    

Разрежение газа

Доброго времени суток. Возник, возможно, глупый вопрос. При принудительном расширении реального газа (создании разрежения поршнем в цилиндре без внешнего притока), газ расширяется быстро (условно, адиабатно). Изначальный и конечный объем всегда одинаковые. Процесс происходящий с газом это дросселирование или рабочий ход? Интересует в части насколько снижается температура. При дросселировании снижение минимальное, так температура компенсирует лишь уменьшение энергии в поле межмолекулярного притяжения. При рабочем ходе газ совершает еще и работу, что приводит к более сильному снижению температуры.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Процесс происходит одинаково, как его ни назови. Расширение газа без теплообмена с внешней средой называют адиабатическим.

Температура и работа в идеальном случае однозначно считаются по известным формулам. Насколько Ваш реальный процесс этому соответствует - я не знаю.

В любом случае расширяющийся газ совершает положительную работу (интеграл давление на поршень * длину хода). Но так как внешнее давление тоже совершает работу отрицательную и бОльшую по модулю, то Вам приходится совершать работу принудительно двигая поршень.

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 hour ago, alexvu said:

Процесс происходит одинаково, как его ни назови. Расширение газа без теплообмена с внешней средой называют адиабатическим.

Температура и работа в идеальном случае однозначно считаются по известным формулам. Насколько Ваш реальный процесс этому соответствует - я не знаю.

В любом случае расширяющийся газ совершает положительную работу (интеграл давление на поршень * длину хода). Но так как внешнее давление тоже совершает работу отрицательную и бОльшую по модулю, то Вам приходится совершать работу принудительно двигая поршень.

Газ может расширяться адиабатически, при этом совершать работу (рабочий ход) или не совершать (дросселирование или расширение Джоуля-Томпсона). В этих двух случаях температура меняется по разному, хотя зависимость давление/объем почти одинаковое. Вопрос был именно о том, какой вариант тут происходит. Вы, я так понимаю, за то, что совершается работа, хотя аргументация мне известна и, в данном случае, не достаточна. Хотелось бы ответ практика. Аргументация не достаточна, по причине того, что газ внутри не "знает" есть ли газ снаружи. 

Share this post


Link to post
Share on other sites
3 минуты назад, Corner сказал:

Хотелось бы ответ практика

Практика, простите, в расширении газов?

Share this post


Link to post
Share on other sites
17 minutes ago, Corner said:

 газ внутри не "знает" есть ли газ снаружи. 

Газ знает про поршень. Если Вы умудритесь отодвинуть поршень со скоростью. превышающей скорость звука в несколько раз, то газ не почувствует и работу совершить не сможет, а Вы так сможете?

Share this post


Link to post
Share on other sites
35 minutes ago, Tanya said:

Газ знает про поршень. Если Вы умудритесь отодвинуть поршень со скоростью. превышающей скорость звука в несколько раз, то газ не почувствует и работу совершить не сможет, а Вы так сможете?

Тогда это точно дросселирование. Отодвигаем поршень мгновенно, газ разгоняется, теряет энергию и остывает. Газ занимает весь освободившийся объем, тормозится и нагревается обратно. Температура падает, компенсируя снижение молекулярного притяжения, вследствие увеличения расстояния между молекулами. 

Share this post


Link to post
Share on other sites
10 minutes ago, Corner said:

 Отодвигаем поршень мгновенно,

Вы где этому научились?

Share this post


Link to post
Share on other sites
51 minutes ago, Tanya said:

Вы где этому научились?

У ГейЛюссака, Джоуля и Томпсона. Именно так они объясняют сей процесс. Хотя, их объяснение еще затейлевее: процесс разбивается на бесконечное число мгновенных скачков поршня.

Edited by Corner

Share this post


Link to post
Share on other sites

Какой всё-таки процесс они так объясняют?

Share this post


Link to post
Share on other sites
12 hours ago, Tanya said:

Какой всё-таки процесс они так объясняют?

Внутренняя энергия газа не зависит от объема. Процесс расширения газа в пустоту не приводит к изменению его температуры. В реальных газах температура падает, так как увеличивается расстояние между молекулами. Исключение несколько газов, но в них процесс сопровождается сильным трением. Спасибо за общение. Топик помог правильно сформулировать запрос в поисковик, а то поиск "в лоб" выдает все что угодно, кроме того, что нужно.

Share this post


Link to post
Share on other sites
27 minutes ago, Corner said:

 Спасибо за общение. Топик помог правильно сформулировать запрос в поисковик, а то поиск "в лоб" выдает все что угодно, кроме того, что нужно.

Интересно, так что же Вы хотели узнать?

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 hour ago, Tanya said:

Интересно, так что же Вы хотели узнать?

Насколько упадет температура. Теперь я знаю, что этими градусами можно смело пренебречь.

Share this post


Link to post
Share on other sites
6 minutes ago, Corner said:

Насколько упадет температура. Теперь я знаю, что этими градусами можно смело пренебречь.

В каком процессе?

Share this post


Link to post
Share on other sites
19 часов назад, Corner сказал:

газ внутри не "знает" есть ли газ снаружи

Вот с этого места и продолжим. Что бы там не происходило за пределами цилиндра и поршня, газ оказывает на поршень давление.

Если давление газа P а площадь поршня S (не путать с энтропией), то сила действующая на поршень F = P*S.

При перемещении на расстояние dx совершается работа dA = F*dx = P*S*dx = P*dV  потому что S*dx есть изменение объема dV.

Заметьте, рассуждения выше никак не зависят от намерений экспериментатора, фаз луны и прочего, только от наличия газа, поршня и предположения о том что процесс квазистационарный, то есть что возмущения возникающие от движения поршня успевают распространяться на весь имеющийся объем газа.

Так что в Ваших терминах любое перемещение поршня (со скоростью много меньше скорости звука в газе) следует называть рабочим ходом.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this