Dab tsi yog qhov txheej txheem adiabatic?

Tsim kom muaj lub thermal tshuab uas tuaj yeem ua haujlwm ua los ntawm kev siv tshav kub, nws tsim nyog los tsim tej yam mob. Ua ntej ntawm tag nrho cov, lub tshav kub engine rau koj khiav lag luam nyob rau hauv ib tug cyclic hom, qhov twg tus xov tooj ntawm sib law liag thermodynamic dab los tsim ib cov voj. Vim tias lub voj voog, qhov roj, muab ntim rau hauv lub tog raj kheej nrog lub piston txav, ua nws txoj haujlwm. Tab sis ib lub voj voog rau ib qho kev siv tshuab ua hauj lwm me me, nws yuav tsum tau ua lub sij hawm tom qab ncua sij hawm hauv ib lub sijhawm. Tag nrho cov hauj lwm ua rau ib lub sij hawm muab rau hauv kev muaj tiag, faib raws sij hawm, muab ib qho tseem ceeb kev xav - lub hwj chim.

Nyob rau hauv nruab nrab ntawm XIX caug xyoo, thawj thermal cav tov raug tsim. Lawv tau ua haujlwm, tabsis siv sijhawm ntau heev ntawm cov cua sov, uas tau hlawv roj. Nws yog ces hais tias theoretical physicists nug cov lus nug: "Cas lub roj ua hauj lwm hauv ib lub cav kub? Yuav ua li cas kom tau tshaj tawm ntawm kev ua hauj lwm nrog tsawg kawg ntawm roj? "

Yuav kom ua tau tus tsom xam ntawm lub gas tej hauj lwm , nws yuav tsum tau ua kom paub ib tug tag nrho system ntawm cov ntsiab lus txhais thiab cov tswv yim. Tag nrho ntawm txhua lub ntsiab lus thiab tsim ib qho kev qhia dav dav tag nrho, hu ua: "Thermodynamics Technical". Hauv thermodynamics muaj ntau lub tswv yim tau txais, uas tsis nyob rau txhua qhov kev tawm tsam los ntawm cov ntsiab lus tseem ceeb. Cov ua hauj lwm lub cev yog ib qho hluav taws xob tsis muaj hluav taws xob (tsis muaj nyob rau hauv cov xwm txheej), uas tuaj yeem muab nchuav mus rau pes tsawg lub ntim, cov roj molecules uas tsis cuam tshuam nrog txhua lwm yam. Nyob rau hauv ib puag ncig ntuj nyob xwb tiag tiag gases, uas muaj zoo hais tseg zog indistinguishable los ntawm cov zoo tagnrho roj.

Txhawm rau xav txog cov qauv ntawm kev ua haujlwm ntawm cov dej haus ua haujlwm, cov cai ntawm thermodynamics tau npaj siab qhia txog cov txheej txheem thermodynamic, xws li:

• Txoj kev yogochoric yog ib txoj hauv kev uas tau ua tsis tas hloov qhov ntim ntawm cov dej ua haujlwm. Tus mob ntawm cov txheej txheem isochoric, v = const;
• Tus txheej txheem isobar yog ib tus txheej txheem uas tau ua tsis tas hloov siab nyob rau hauv kev ua hauj lwm lub cev. Tus mob ntawm txoj haujlwm isobaric, P = const;
• Isothermal (isothermal) txheej txheem yog tus txheej txheem uas tau ua thaum uas ua kom qhov kub ntawm qhov kev ntsuas. Tus mob ntawm cov txheej txheem isothermal, T = const;
• Cov txheej txheem adiabatic (adiabatic, raws li nws yog hu ua cov hluav taws xob niaj hnub niaj hnub) yog ib qho txheej txheem ua hauv qhov chaw tsis muaj kev sib pauv nrog cua. Tus mob ntawm cov txheej txheem adiabatic, q = 0;
• Txoj kev cai polythopic yog qhov txheej txheem ntau tshaj plaws uas piav qhia txog cov txheej txheem thermodynamic saum toj no, thiab tag nrho lwm txoj kev rau kev ua nyob rau hauv lub tog raj kheej nrog lub piston txav.

Thaum lub sij hawm tsim ntawm cov thawj thermal cav tov, ib lub voj voog tau tshawb nrhiav rau hauv qhov kev ua tau zoo tshaj plaws (efficiency). Sadi Carnot, nws kawm txog tag nrho ntawm cov txheej txheem thermodynamic, tuaj mus rau txoj kev loj hlob ntawm nws lub voj voog, tau txais nws lub npe - lub voj voog Carnot. Nws kuj ua lub isothermal, ces adiabatic compression txheej txheem. Lub chaw ua hauj lwm, tom qab ua cov txheej txheem no, muaj ib txoj cai ntawm lub zog, tab sis lub voj voog tseem tsis tau tiav, yog li cov chaw ua hauj lwm nthuav dav thiab ua tiav cov txheej txheem isothermal expansion. Los ua kom tiav cov voj voog thiab rov qab mus rau cov thawj ntawm cov haujlwm ua haujlwm, cov txheej txheem kev tawm tswv yim ua kom tiav.

Carnot ua pov thawj tias qhov ua tau zoo hauv nws lub voj voog mus txog qhov siab tshaj plaws thiab nyob ntawm qhov kub ntawm ob lub isotherms. Qhov ntau dua qhov txawv ntawm lawv, qhov siab dua qhov ntsuas cua, feem ntau. Kev sim ua kom muaj lub tshuab thermal hauv lub voj voog Carnot yeej tsis tuaj rau fruition. Qhov no yog lub voj voog uas tsis muaj qhov ua tau zoo. Tab sis nws muaj pov thawj qhov ntsiab cai tseem ceeb ntawm lub thib ob txoj cai ntawm thermodynamics, hais txog cov impossibility ntawm cov tau txais ib txoj hauj lwm, sib npaug zos rau cov nqi ntawm thermal zog. Ntau tus txhais cov ntsiab lus raug tsim los ntawm txoj cai thib ob ntawm thermodynamics, raws li Rudolf Clausius qhia txog lub tswv yim ntawm kev tso cai. Lub ntsiab xaus ntawm nws kev tshawb fawb yog tias tus entropy yog tas li kom, uas ua rau yus thermal "tuag".

Qhov tseem ceeb tshaj plaws ntawm Clausius yog to taub ntawm qhov essence ntawm cov txheej txheem adiabatic, thaum nws raug tua, lub entropy ntawm cov khoom ua hauj lwm tsis hloov. Yog li no, Clausius adiabatic txheej txheem yog s = const. Ntawm no s yog entropy, uas muab ib lub npe ntxiv rau tus txheej txheem ua tsis tau mov los yog tshem tawm cov cua sov, tus txheej txheem isentropic. Tus kws tshawb fawb tau koom rau hauv kev tshawb nrhiav xws li ib lub voj voog ntawm lub tshuab thermal, uas tsis muaj kev nce hauv kev tso quav. Tab sis, hmoov tsis, nws ua tsis tau zoo li no. Yog li, nws deduced tias lub thermal tshuab tsis tau tsim txhua.

Tab sis tsis yog txhua tus neeg tshawb fawb tau pessimistic li. Lawv nrhiav kev hloov mus rau thermal cov cav tov. Vim tias lawv nrhiav, Nikolaus August Otto tau tsim nws lub voj voog ntawm lub cav kub, uas yog tam sim no tau pom nyob rau hauv roj av tshuab. Ntawm no, cov txheej txheem adiabatic kev txuam ntawm cov kua dej ua kua thiab cov cua sov yog sib txuas (combustion ntawm cov roj ntawm qhov ntim), ces qhov nthuav loj tuaj (kev ua haujlwm yog ua los ntawm lub chaw ua haujlwm hauv tus txheej txheem ntawm qhov nce ntawm nws cov ntim) thiab yogochoric tshem tawm cov hluav taws xob. Thawj sab hauv cov tshuab xyaw hauv Otto lub voj voog siv roj ua kom muaj roj. Ntau ntau tom qab ntawd, carburettors tau tsim khoom, uas pib tsim benzene pa sib tov ntawm cov cua nrog roj vapors thiab pub rau lawv lub cav kheej kheej.

Nyob hauv Otto lub voj voos, yog sib tov sib xyaw kom sib xyaw kom yooj yim, yog li tus nqi pheej yig me kuj yau - qhov sib tov sib xyaw kom sib tov ua rau detonate (tawg thaum muaj kev nyuab siab thiab kub tau). Vim li no, cov hauj lwm hauv qab cov txheej txheem adiabatic compression yog tus me me. Ntawm no yog ib lub tswv yim ntxiv: cov qib ntawm compression yog qhov ratio ntawm tag nrho cov ntim rau qhov ntim ntawm compression.

Kev tshawb nrhiav rau txoj hauv kev ua kom lub zog ua kom muaj roj ntxiv mus. Qhov nce hauv kev ua haujlwm tau pom nyob rau hauv kev nce hauv qib ntawm compression. Rudolf Diesel tsim nws cov voj voog nyob rau hauv uas lub tshav kub mov yog nqa tawm ntawm qhov siab (nyob rau hauv lub isobaric txheej txheem). Nws cov voj voog tsim tau lub hauv paus rau cov cav siv cov roj diesel (nws kuj yog hu ua hnub ci roj). Nyob rau hauv lub voj voog Diesel, tsis sib xyaw kom haum tab sis huab cua yog compressed. Yog li ntawd, lawv hais tias kev ua hauj lwm yog ua tiav nyob rau hauv txoj kev ua adiabatic. Qhov kub thiab siab ntawm qhov kawg ntawm cov compression yog siab, yog li cov tshuaj siv txhaj tshuaj los ntawm cov tshuaj. Nws sib tov nrog cua kub, cov ntaub ntawv sib tov sib xyaw. Nws hlawv, thaum lub zog ntawm kev ua hauj lwm kua nce siab. Tsis tas li ntawd, qhov nthuav ntawm cov pa tau txais nyiaj nrog cov adiabat, thiab kev ua hauj lwm mob stroke.

Ib qho kev sim kom paub lub voj voog ntawm Diesel hauv thermal cav tsis tau tejyam, vim li ntawd Gustav Trinkler tau tsim cov kab ke ntawm Trinkler. Nws siv rau hnub no lub diesel xyaw. Hauv lub voj voog ntawm Trinkler, cov cua sov yog nkag los ntawm cov isochore, thiab tom qab ntawd los ntawm isobar. Xwb ces yog lub adiabatic expansion ntawm kev ua hauj lwm nruab nrab nqa tawm.

Los ntawm analogy nrog reciprocating thermal cav tov, turbines khiav lag luam. Tab sis nyob rau hauv lawv cov txheej txheem ntawm tshav kub tshem tawm tom qab tiav ntawm ib qho tseem ceeb adiabatic nthuav ntawm cov roj yog kwv los ntawm isobar. Nyob rau cov dav hlau nrog roj cav thiab turboprop xyaw, txoj kev zais lus yuav siv ob zaug: thaum compression thiab expansion.

Yuav kom nrhiav tau tag nrho cov ntsiab lus ntawm cov txheej txheem adiabatic, cov tswv yim xam pom zoo. Ntawm no muaj ib qho tseem ceeb heev, hu ua adiabatic exponent. Nws cov nuj nqis rau cov pa roj carbon diatomic (oxygen thiab nitrogen yog cov diatomic gases muaj nyob hauv cov huab cua) yog 1.4. Los xam cov kev qhia ntawm qhov muag, muaj ob qho yeebyam ntxiv uas yog siv, namely: isobaric thiab isochoric cua sov ntawm cov kua ua haujlwm. Lawv qhov sib piv k = Cp / Cv - yog qhov kev sib tw ntawm adiabatic.

Vim li cas thiaj yog txoj hauv kev siv zauv ntawm cov thermal machine? Qhov tseeb, txoj hauv kev polystropic tau ua, tab sis vim yog qhov tseeb tias lawv tshwm sim ntawm kev kub ceev, nws muaj feem ntau yog tias tsis muaj cua sov pauv nrog ib puag ncig.

90% ntawm hluav taws xob yog tsim los ntawm thermal fais fab nroj tsuag. Nyob hauv lawv, dej pa pa yog siv ua kua dej ua haujlwm. Nws yog muab los ntawm cov dej kub npau npau. Kom ua kom muaj peev xwm ua haujlwm, nws yog overheated. Tom qab ntawd, thaum muaj kev kub nyhiab, kev kub nyhiab yog ua rau lub zog ua kom muaj zog. Ntawm no, ib yam nkaus thiab, cov txheej txheem adiabatic ntawm vapor expansion yuav siv qhov chaw. Lub cav tau txais kev hloov, nws pauv mus rau ib lub tshuab hluav taws xob. Tias, nyob rau hauv lem, generates hluav taws xob rau cov neeg siv khoom. Chav cav ua haujlwm ntawm lub voj voog. Qhov zoo tshaj plaws, qhov nce hauv kev ua haujlwm kuj tseem tuaj yeem txuam nrog rau qhov kub thiab txias ntawm cov dej vapor.

Raws li pom tau los ntawm cov ntawv teev tseg, cov txheej txheem adiabatic ntau heev nyob rau hauv kev tsim cov khoom siv hluav taws xob thiab hluav taws xob.