断熱圧縮

断熱過程

あるシステムから別のシステムへの熱伝達または質量がないプロセスは、断熱プロセスと呼ばれます。このプロセスは、可逆または不可逆のいずれかです。これは、Q =0 の熱力学のプロセスです。

このシステムは絶縁されています。これらのプロセスでは、唯一の熱伝達は仕事の形です。断熱過程は、熱力学の第一法則の理論を支持し、説明します。

断熱プロセスが発生するには、次の条件が必要です:

• 熱が伝わる時間を確保するため、このプロセスは非常に迅速に実行する必要があります。
• システムは、他の環境から完全に分離する必要があります。

断熱過程の方程式

断熱プロセスの方程式は次のとおりです。

PV =定数

ここで、P =システムの圧力

V =システムのボリューム

y =C_p /C_v =断熱指数

断熱過程

U =U₂ – U₁

W =-U =U₁ – U₂

W =-U

熱伝達がないため、エントロピー (S) =0

断熱圧縮

断熱圧縮は、空気から熱が加えられたり、差し引かれたりしないときです。増加した空気の内部エネルギーは、空気で行われた外部仕事に等しくなります。圧縮によって温度、エントロピー、内部エネルギーが増加すると、空気の圧力は体積よりも大きくなります。

P>V

ガソリン エンジンの圧縮行程は、周囲に熱を失うことなく急速に発生するため、断熱プロセスの一例です。

断熱膨張

断熱膨張は、熱力学の第一法則に従います。ここでは、体積を膨張させることで作業が行われ、温度が低下します。

ここで例を挙げましょう。ガス分子がしっかりと結合すると、膜は圧縮されます。体積は dV まで膨張し、温度は dT まで低下します。

ここで、行われた仕事は W=PdV で、熱伝達は dq=0 です。

理想気体の断熱過程の場合、PV =定数です

断熱プロセスの使用

• ガス タービンでは、断熱プロセスがオットー サイクルとブレイトン サイクル (ピストンがガソリンに対して作用する場所) に適用されます。
• ディーゼル エンジンは (ある程度) 断熱圧縮を使用して燃料に点火します。断熱は、2 つの断熱過程に基づくカルノー効率 (熱力学系の最大熱効率) の計算にも役立ちます。

断熱仮定の適用

熱力学の第一法則から、

ΔU =Q – わ

どこで ΔU システムの内部エネルギーの変化です

Qはエネルギー量です

W はシステムによって行われる作業です

つまり、S(エントロピー) =dQ/dt =0

4. ここで、系の壁が断熱ではなく、エネルギーが伝達され、エントロピーも系に伝達されるとします。これらのプロセスは、断熱的でも等エントロピー的でもありません。 Q> 0 です。熱力学の第 2 法則に従います。

結論

あるシステムから別のシステムへの熱伝達がない熱力学のプロセスは、断熱プロセスと呼ばれます。このプロセスは迅速に実行する必要があるため、熱伝達はありません。ガスの温度が上昇する断熱圧縮があり、追加の熱の減算はありません。断熱膨張とは、温度は低下するが圧力は一定のままであるプロセスです。断熱過程には、熱力学の過程で多くの用途があります。