Puna e gazit në proceset izobarike, izotermike dhe adiabatike

Puna e gazit në proceset izobarike, izotermike dhe adiabatike
Puna e gazit në proceset izobarike, izotermike dhe adiabatike
Anonim

Aktiviteti i pothuajse çdo motori termik bazohet në një fenomen të tillë termodinamik si puna e bërë nga një gaz gjatë zgjerimit ose ngjeshjes. Këtu vlen të kujtojmë se në fizikë, puna kuptohet si një masë sasiore që karakterizon veprimin e një force të caktuar në një trup. Në përputhje me këtë, puna e një gazi, kusht i domosdoshëm për të cilin është ndryshimi i vëllimit të tij, nuk është gjë tjetër veçse produkt i presionit dhe këtij ndryshimi në vëllim.

Puna me gaz
Puna me gaz

Puna e një gazi me një ndryshim në vëllimin e tij mund të jetë edhe izobarike edhe izotermike. Për më tepër, vetë procesi i zgjerimit mund të jetë gjithashtu arbitrar. Puna e bërë nga një gaz gjatë zgjerimit izobarik mund të gjendet duke përdorur formulën e mëposhtme:

A=pΔV, në të cilin p është një karakteristikë sasiore e presionit të gazit, dhe ΔV është diferenca midis vëllimit fillestar dhe përfundimtar.

Procesi i zgjerimit arbitrar të gazit në fizikë zakonisht përfaqësohet si një sekuencë e proceseve të veçanta izobarike dhe izokorike. Këto të fundit karakterizohen nga fakti se puna e gazit, si dhe treguesit e tij sasiorë, është e barabartë me zero, sepse pistoni nuk lëviz në cilindër. Nënë kushte të tilla, rezulton se puna e gazit në një proces arbitrar do të ndryshojë në përpjesëtim të drejtë me rritjen e vëllimit të enës në të cilën lëviz pistoni.

Puna e një gazi kur vëllimi i tij ndryshon
Puna e një gazi kur vëllimi i tij ndryshon

Nëse krahasojmë punën e bërë nga një gaz gjatë zgjerimit dhe ngjeshjes, atëherë mund të vërehet se gjatë zgjerimit, drejtimi i vektorit të zhvendosjes së pistonit përkon me vektorin e forcës së presionit të vetë këtij gazi, prandaj, në llogaritjen skalare, puna e gazit është pozitive, dhe forcat e jashtme janë negative. Kur gazi është i ngjeshur, vektori i forcave të jashtme tashmë përkon me drejtimin e përgjithshëm të lëvizjes së cilindrit, kështu që puna e tyre është pozitive dhe puna e gazit është negative.

Shqyrtimi i konceptit të "punës së bërë nga një gaz" do të jetë i paplotë nëse nuk prekim edhe proceset adiabatike. Në termodinamikë, një fenomen i tillë kuptohet si një proces kur nuk ka shkëmbim nxehtësie me asnjë trup të jashtëm.

Puna e bërë nga gazi
Puna e bërë nga gazi

Kjo është e mundur, për shembull, në rastin kur një enë me piston pune është e pajisur me izolim të mirë termik. Përveç kësaj, proceset e ngjeshjes ose zgjerimit të një gazi mund të barazohen me adiabatike nëse koha e ndryshimit të vëllimit të gazit është shumë më e vogël se intervali kohor për të cilin ndodh ekuilibri termik midis trupave përreth dhe gazit.

Procesi adiabatik më i zakonshëm në jetën e përditshme mund të konsiderohet puna e një pistoni në një motor me djegie të brendshme. Thelbi i këtij procesi është si vijon: siç dihet nga ligji i parë i termodinamikës, ndryshimi në energjinë e brendshme të gazit.do të jetë në mënyrë sasiore e barabartë me punën e forcave të drejtuara nga jashtë. Kjo punë është pozitive në drejtimin e saj, dhe për këtë arsye energjia e brendshme e gazit do të rritet dhe temperatura e tij do të rritet. Në kushte të tilla fillestare, është e qartë se gjatë zgjerimit adiabatik, puna e gazit do të ndodhë për shkak të zvogëlimit të energjisë së brendshme të tij, përkatësisht temperatura në këtë proces do të ulet.

Recommended: