Katika makala haya tutazingatia michakato ya halijoto. Hebu tufahamiane na aina zao na sifa za ubora, na pia tujifunze hali ya michakato ya mviringo ambayo ina vigezo sawa katika pointi za mwanzo na za mwisho.
Utangulizi
Michakato ya thermodynamic ni matukio ambayo kuna mabadiliko makubwa katika thermodynamics ya mfumo mzima. Uwepo wa tofauti kati ya hali ya awali na ya mwisho inaitwa mchakato wa kimsingi, lakini ni muhimu kwamba tofauti hii iwe ndogo sana. Eneo la nafasi ambamo jambo hili hutokea huitwa mwili wa kufanya kazi.
Kulingana na aina ya uthabiti, mtu anaweza kutofautisha kati ya usawa na kutokuwa na usawa. Utaratibu wa usawa ni mchakato ambao aina zote za majimbo ambayo mfumo unapita zinahusiana na hali ya usawa. Utekelezaji wa michakato kama hii hutokea wakati mabadiliko yanaendelea polepole, au, kwa maneno mengine, jambo hilo ni la asili tuli.
Uzushiaina ya mafuta inaweza kugawanywa katika michakato ya thermodynamic inayoweza kubadilishwa na isiyoweza kutenduliwa. Taratibu zinazoweza kutenduliwa ni zile ambazo uwezekano unatambulika wa kutekeleza mchakato katika mwelekeo tofauti, kwa kutumia majimbo yale yale ya kati.
Uhamisho wa joto wa Adiabatic
Njia ya adiabatic ya uhamishaji joto ni mchakato wa halijoto unaotokea kwenye saizi ya macrocosm. Tabia nyingine ni ukosefu wa kubadilishana joto na nafasi karibu.
Utafiti mkubwa katika mchakato huu ulianza mwanzoni mwa karne ya kumi na nane.
Aina za michakato ya Adiabatic ni hali maalum ya fomu ya polytropiki. Hii ni kutokana na ukweli kwamba katika fomu hii uwezo wa joto la gesi ni sifuri, ambayo ina maana ni thamani ya mara kwa mara. Inawezekana kugeuza mchakato huo tu ikiwa kuna uhakika wa usawa wa wakati wote kwa wakati. Mabadiliko katika faharisi ya entropy hayazingatiwi katika kesi hii au endelea polepole sana. Kuna idadi ya waandishi wanaotambua michakato ya adiabatic katika zile zinazoweza kutenduliwa pekee.
Mchakato wa thermodynamic wa aina bora ya gesi katika mfumo wa hali ya adiabatic inaelezea mlinganyo wa Poisson.
Mfumo wa Isochoric
Mchakato wa isochoriki ni mchakato wa halijoto kulingana na sauti isiyobadilika. Inaweza kuzingatiwa katika gesi au vimiminika ambavyo vimepashwa joto vya kutosha katika chombo chenye kiasi kisichobadilika.
Mchakato wa thermodynamic wa gesi bora katika umbo la isochoric, huruhusu molekulikudumisha uwiano kuhusiana na joto. Hii ni kutokana na sheria ya Charles. Kwa gesi halisi, fundisho hili la sayansi halitumiki.
Mfumo wa isobar
Mfumo wa isobariki unawasilishwa kama mchakato wa halijoto unaotokea kukiwa na shinikizo la mara kwa mara nje. I.p. mtiririko kwa kasi ya polepole ya kutosha, kuruhusu shinikizo ndani ya mfumo kuzingatiwa mara kwa mara na sambamba na shinikizo la nje, inaweza kuchukuliwa kubadilishwa. Pia, matukio kama haya ni pamoja na kesi ambayo mabadiliko katika mchakato uliotajwa hapo juu yanaendelea kwa kiwango cha chini, ambayo inafanya uwezekano wa kuzingatia shinikizo mara kwa mara.
Perform I.p. inawezekana katika mfumo unaotolewa (au kuondolewa) kwa dQ ya joto. Ili kufanya hivyo, ni muhimu kupanua Pdv ya kazi na kubadilisha aina ya ndani ya nishati dU, T.
e.dQ,=Pdv+dU=TdS
Mabadiliko katika kiwango cha entropy – dS, T – thamani kamili ya halijoto.
Michakato ya thermodynamic ya gesi bora katika mfumo wa isobaric huamua uwiano wa ujazo na halijoto. Gesi halisi zitatumia kiasi fulani cha joto kufanya mabadiliko katika aina ya wastani ya nishati. Kazi ya jambo kama hilo ni sawa na matokeo ya shinikizo la nje na mabadiliko ya sauti.
Isothermal phenomenon
Mojawapo ya michakato kuu ya thermodynamic ni umbo lake la isothermal. Hutokea katika mifumo ya kimwili, yenye halijoto isiyobadilika.
Ili kutambua jambo hilimfumo, kama sheria, huhamishiwa kwenye thermostat, na conductivity kubwa ya mafuta. Ubadilishanaji wa joto wa pande zote huendelea kwa kiwango cha kutosha ili kufikia kiwango cha mchakato yenyewe. Kiwango cha halijoto cha mfumo ni karibu kutofautishwa na usomaji wa kidhibiti cha halijoto.
Inawezekana pia kutekeleza mchakato wa hali ya hewa ya isothermal kwa kutumia mifereji ya joto na (au) vyanzo, kudhibiti uthabiti wa halijoto kwa kutumia vipima joto. Mojawapo ya mifano ya kawaida ya jambo hili ni kuchemka kwa vimiminika chini ya shinikizo lisilobadilika.
Isentropic phenomenon
Aina ya isentropiki ya michakato ya joto huendelea chini ya hali ya entropy ya mara kwa mara. Mbinu za hali ya joto zinaweza kupatikana kwa kutumia mlinganyo wa Clausius kwa michakato inayoweza kutenduliwa.
Michakato ya adiabatic inayoweza kutenduliwa pekee ndiyo inaweza kuitwa isentropic. Ukosefu wa usawa wa Clausius unasema kuwa aina zisizoweza kutenduliwa za matukio ya joto haziwezi kujumuishwa hapa. Walakini, uthabiti wa entropy pia unaweza kuzingatiwa katika hali isiyoweza kubadilika ya joto, ikiwa kazi katika mchakato wa thermodynamic kwenye entropy inafanywa kwa njia ambayo huondolewa mara moja. Kuangalia michoro ya thermodynamic, mistari inayowakilisha michakato ya isentropiki inaweza kujulikana kama adiabats au isentropes. Mara nyingi zaidi huamua jina la kwanza, ambalo husababishwa na kutoweza kuonyesha kwa usahihi mistari kwenye mchoro unaoonyesha mchakato wa asili isiyoweza kubadilika. Ufafanuzi na unyonyaji zaidi wa michakato ya isentropiki ni muhimu sana.thamani, kama inavyotumiwa mara nyingi katika kufikia malengo, maarifa ya vitendo na ya kinadharia.
Aina ya Isenthalpy ya mchakato
Mchakato wa Isenthalpy ni hali ya joto inayozingatiwa uwepo wa enthalpy isiyobadilika. Mahesabu ya kiashirio chake yanafanywa kutokana na fomula: dH=dU + d(pV).
Enthalpy ni kigezo kinachoweza kutumika kubainisha mfumo ambao mabadiliko hayazingatiwi inaporudi kwenye hali ya kinyume ya mfumo wenyewe na, ipasavyo, ni sawa na sufuri.
Hali ya isenthalpy ya uhamishaji joto inaweza, kwa mfano, kujidhihirisha katika mchakato wa thermodynamic wa gesi. Wakati molekuli, kwa mfano, ethane au butane, "itapunguza" kwa njia ya kizigeu na muundo wa porous, na kubadilishana joto kati ya gesi na joto karibu si kuzingatiwa. Hii inaweza kuzingatiwa katika athari ya Joule-Thomson inayotumiwa katika mchakato wa kupata joto la chini sana. Michakato ya Isenthalpy ni muhimu kwa sababu hurahisisha kupunguza halijoto ndani ya mazingira bila kupoteza nishati.
Polytropic form
Sifa ya mchakato wa politropiki ni uwezo wake wa kubadilisha vigezo halisi vya mfumo, lakini kuacha kielezo cha uwezo wa joto (C) bila kubadilika. Michoro inayoonyesha michakato ya thermodynamic katika fomu hii inaitwa polytropic. Mojawapo ya mifano rahisi zaidi ya urejeshaji nyuma inaonekana katika gesi bora na hubainishwa kwa kutumia mlinganyo: pV =const. P - viashirio vya shinikizo, V - thamani ya ujazo wa gesi.
Mlio wa mchakato
Mifumo na michakato ya thermodynamics inaweza kuunda mizunguko ambayo ina umbo la duara. Daima huwa na viashiria vinavyofanana katika vigezo vya awali na vya mwisho vinavyotathmini hali ya mwili. Sifa hizo za ubora ni pamoja na ufuatiliaji wa shinikizo, entropy, halijoto na kiasi.
Mzunguko wa halijoto hujipata katika usemi wa modeli ya mchakato unaotokea katika mifumo halisi ya joto inayobadilisha joto kuwa kazi ya kiufundi.
Sehemu inayofanya kazi ni sehemu ya vijenzi vya kila mashine kama hiyo.
Mchakato wa kirekebisha joto unaoweza kutenduliwa unawasilishwa kama mzunguko, ambao una njia mbele na nyuma. Nafasi yake iko katika mfumo uliofungwa. Jumla ya mgawo wa entropy ya mfumo haibadilika na marudio ya kila mzunguko. Kwa utaratibu ambao uhamishaji wa joto hutokea kati ya kifaa cha kupasha joto au friji na umajimaji unaofanya kazi, ugeuzaji unawezekana tu kwa mzunguko wa Carnot.
Kuna idadi ya matukio mengine ya mzunguko ambayo yanaweza kutenduliwa tu wakati utangulizi wa hifadhi ya ziada ya joto unapofikiwa. Vyanzo hivyo huitwa regenerators.
Uchambuzi wa michakato ya halijoto wakati ambapo uundaji upya hutokea unatuonyesha kuwa zote ni za kawaida katika mzunguko wa Reutlinger. Imethibitishwa na idadi ya hesabu na majaribio kwamba mzunguko unaoweza kutenduliwa una kiwango cha juu cha ufanisi.
