Quá trình đoạn nhiệt là gì

     

Trong nhiệt đụng lực học, quá trình đoạn nhiệt (tiếng Anh: adiabatic process) là quá trình xảy ra mà không tồn tại sự thảo luận nhiệt tuyệt vật chất giữa hệ và môi trường xung quanh ngoài.Trong một quy trình đoạn nhiệt, năng lượng được đàm phán chỉ là công. Quy trình đoạn nhiệt hỗ trợ một đại lý khái niệm hà khắc cho định hướng được áp dụng để giải thích luật thứ nhất của nhiệt rượu cồn lực học, và cho nên nó là một khái niệm đặc trưng trong nhiệt hễ lực học.

Bạn đang xem: Quá trình đoạn nhiệt là gì

Một số quy trình hóa học cùng vật lý xảy ra quá nhanh đến mức chúng hoàn toàn có thể được mô tả thuận tiện bằng thuật ngữ “xấp xỉ đoạn nhiệt”, tức là không gồm đủ thời hạn để chuyển năng lượng làm nhiệt cho hoặc đi tự hệ thống.

Ví dụ, ánh nắng mặt trời ngọn lửa đoạn nhiệt là 1 ý tưởng thực hiện “xấp xỉ nhiệt” để cung cấp một phép tính số lượng giới hạn trên của nhiệt độ độ tạo thành bởi sự đốt cháy của nhiên liệu. ánh sáng ngọn lửa đoạn nhiệt độ là nhiệt độ hoàn toàn có thể đạt được một bởi ngọn lửa nếu quy trình đốt cháy ra mắt mà ko mất nhiệt so với môi ngôi trường xung quanh.

Mô tả

Một quá trình không liên quan đến việc chuyển nhiệt hoặc vật chất vào hoặc thoát ra khỏi hệ thống, cho nên ΔQ = 0, được call là quy trình đoạn nhiệt, và một khối hệ thống như vậy được cho là bị cô lập về đoạn nhiệt. Trả định rằng một quy trình đoạn nhiệt là một giả định dễ dàng và đơn giản hóa được thực hiện. Ví dụ, nén khí trong một xi-lanh của động cơ được mang lại là xảy ra quá nhanh tới mức quy trình thời gian của quá trình nén, ít tích điện của hệ thống hoàn toàn có thể được gửi ra như thể nhiệt đến môi trường xung quanh xung quanh. Tuy vậy các xi-lanh không được bí quyết nhiệt và bao gồm tính dẫn năng lượng điện cao, quy trình này được ưng ý hóa để làm nên dễ cất cánh hơi. Điều tương tự rất có thể được nói là đúng so với quá trình mở rộng của khối hệ thống như vậy.

Giả định rằng việc cô lập đoạn sức nóng một hệ thống là việc hữu ích, và bọn chúng thường được kết hợp với nhau để đo lường và thống kê diễn biến có thể của hệ. đều giả định như vậy là lý tưởng hoá. Hành vi của các máy móc thực tiễn lệch đi khỏi phần lớn lý tưởng hóa này, cơ mà giả định về hành vi “tuyệt vời” như trang bị của hệ cung cấp ước lượng hữu ích trước tiên về cách trái đất thực hoạt động. Theo Laplace, lúc âm thanh di chuyển trong một chất khí, không có nhiệt bị mất đi với sự truyền music là đoạn nhiệt. Với một quy trình đoạn nhiệt độ như vậy, tế bào đun bọn hồi (suất Young) có thể miêu tả là E = γP, cùng với γ là phần trăm tỷ sức nóng tại một áp suất ko đổi với thể tích không thay đổi (γ = Cp/Cv) và p là áp suất của hóa học khí.

Các ứng dụng của mang định đoạn nhiệt

Với một hệ kín, rất có thể viết định công cụ một nhiệt động lực học là: ΔU = Q + W, với ΔU là chuyển đổi nội năng của hệ (Q) là lượng tích điện thêm vào dưới dạng nhiệt, cùng W là công tác dụng vào nó bởi môi trường thiên nhiên xung quanh.

Nếu hệ có tường cứng đến mức mà công không thể được truyền ra hoặc vào (W = 0), và tường của hệ ko đoạn sức nóng và tích điện được chế tạo dưới dạng nhiệt độ (Q > 0), cùng không có chuyển đổi pha nào, ánh nắng mặt trời của hệ vẫn tăng.Nếu hệ bao gồm tường cứng đến mức mà công áp suất-thể tích quan trọng được thực hiện, cùng tường của hệ đoạn nhiệt (Q = 0), nhưng tích điện được được thêm vào là công đẳng tích bên dưới dạng ma gần kề hoặc sự khuấy của chất lưu nhớt trong hệ (W > 0), và không có đổi khác pha, ánh sáng của hệ sẽ tăng.Nếu tường của hệ đoạn nhiệt (Q = 0), nhưng lại không cứng (W ≠ 0), cà, trong một quy trình tiêu chuẩn chỉnh hóa tưởng tượng, tích điện được cung ứng hệ bên dưới dạng ko ma sát, công áp suất-thể tính ko nhớt, cùng không có chuyển đổi pha, ánh sáng của hệ đang tăng lên. Quy trình như trang bị được hotline là đẳng entropy và biết tới “thuận nghịch”. Một bí quyết tưởng tượng, nếu quá trình được hòn đảo ngược, năng lượng thêm vào dưới dạng công có thể hồi phục hoàn toàn dưới dạng công tiến hành bởi hệ. Nếu như hệ cất khí có thể giám và bớt thể tích, sai số địa điểm của khí sẽ giảm, và có vẻ sẽ giảm entropy của hệ, nhưng ánh nắng mặt trời của hệ đang tăng vì quy trình này đẳng entropy (ΔS = 0). Nếu như công được cung cấp thêm một phương pháp mà lực ma sát hoặc nhớt đang hoạt động trong hệ, thì quy trình không đẳng entropy, và nếu như không có chuyển đổi pha, ánh sáng của hệ đang tăng, mà quy trình được cho là “không thuận nghịch”, với công cung cấp hệ không trả toàn hoàn toàn có thể hồi phục bên dưới dạng công.Nếu tường của hệ không đoạn nhiệt, và tích điện được truyền bên dưới dạng nhiệt, entropy được truyền vào hệ cùng với nhiệt. Quá trình như vậy ko đoạn nhiệt giỏi đẳng entropy, tất cả Q > 0 với ΔS > 0 theo định công cụ hai nhiệt hễ lực học.

Quá trình đoạn nhiệt độ xảy ra thoải mái và tự nhiên không thuận nghịch (entropy được tạo ra). Sự truyền năng lượng dưới dạng nhiệt vào trong 1 hệ bị cô lập đoạn nhiệt rất có thể tưởng tượng là hai loại tột thuộc lý tưởng hóa. Trong một loại bởi vậy one such kind, không có entropy được tạo thành trong hệ (không ma sát, phân tán nhớt, v.v), và công chỉ cần công áp suất-thể tích (diễn tả bởi p. DV). Vào tự nhiên, một số loại lý tưởng này chỉ xảy ra xấp xỉm chính vì nó tần một quy trình chậm vô hạn và không tồn tại nguồn phân tán.

Loại sản phẩm công nghệ hai là công tột bậc dưới dạng công đẳng tích (dV = 0), trong đó năng lượng được chế tạo dưới dạng công chỉ qua ma cạnh bên hoặc phân tán nhớt trong hệ. Một thiết bị khuấy truyền năng lượng đến một chất lưu nhớt của một hệ bị cô lập đoạn nhiệt độ với tường cứng, ko có biến đổi pha, sẽ có tác dụng tăng ánh sáng của chất lưu, tuy vậy công này không phục hồi được. Công đẳng tích ko thuận nghịch. Định biện pháp hai nhiệt hễ lực học tập quan gần cạnh rằng một quy trình tự nhiên của việc truyền nhiệt bên dưới dạng công, luôn bao gồm ít độc nhất công đẳng tích cùng tường bao gồm cả hai nhiều loại công tột cùng. Mỗi quy trình tự nhiên, tất cả đoạn nhiệt hay không, phần đa không thuận nghịch, cùng với ΔS > 0, bởi vì ma giáp hoặc độ nhớt luôn luôn tồn trên tới một nấc độ làm sao đó.

Làm nóng và làm cho lạnh đoạn nhiệt

Sự nén đoạn nhiệt của khí có tác dụng tăng ánh nắng mặt trời của khí. Giãn nở đoạn nhiệt phản bội ứng lại áp suất, hoặc co hẹp nếu nhiệt độ giảm. Ngược lại, co và giãn tự vị là một quá trình đẳng nhiệt so với khí lý tưởng.

Làm lạnh đoạn nhiệt xẩy ra khi áp suất của khí tăng vì công tính năng vào nó vì chưng những sản phẩm xung quanh, vd: một chiếc piston nén khí trong một hình trụ đoạn nhiệt. Ứng dụng thực tế của việc này trong hộp động cơ Diesel mà phụ thuộc vào sự thiếu thốn tản nhiệt cấp tốc trong quy trình nén để tăng ánh sáng nhiên liệu khí đủ để đốt cháy nó.

Xem thêm: Ngành Ruột Khoang Có Khoảng Bao Nhiêu Loại, Ngành Ruột Khoang Có Khoảng Bao Nhiêu Loài

Làm lạnh đoạn nhiệt xảy ra trong khí quyển Trái Đất lúc 1 khối khí dịch chuyển xuống, ví dụ, trong một gió thổi xuống, gió foehn, hoặc gió chinook thổi xuống đồi qua 1 dãy núi. Khi 1 khối khí dịch chuyển xuống, áp suất vào khối khí tăng lên. Do áp suất tăng lên, thể tích khối khí bớt và ánh nắng mặt trời của nó tăng lúc công được chức năng vào khối khí, vì thế làm tăng nội năng của nó, thể hiện bằng sự gia tăng nhiệt độ của khối khí đó. Khối khí chỉ rất có thể giải phóng tích điện từ từ bởi dẫn truyền hoặc phản xạ (nhiệt), với với một xấp xỉ lúc đầu nó có thể được xem là bị xa lánh đoạn sức nóng và quy trình này được coi là quá trình đoạn nhiệt.

Làm rét mướt đoạn nhiệt xảy ra khi áp suất lên một hệ bị xa lánh đoạn nhiệt giảm xuống, khiến cho nó giãn nở, vì đó khiến cho nó tính năng lực vào môi trường xung quanh. Khi áp suất chức năng vào một khối khí bớt đi, lượng khí vào khối nở ra; khi thể tích tăng lên, nhiệt độ giảm xuống vì nội năng của nó giảm đi. Làm cho lạnh đoạn nhiệt xảy ra trong khí quyển Trái Đất với sự nâng địa hình và sóng lee, và nó có thể tạo thành mây pileus hoặc mây dạng thấu kính.

Làm lạnh đoạn nhiệt không cần thiết phải liên quan cho một hóa học lưu. Một nghệ thuật được áp dụng để dành được nhiệt độ vô cùng thấp (hàng ngàn và thậm chí hàng triệu độ trên nhiệt độ không giỏi đối) qua sự khử từ bỏ đoạn nhiệt, khu vực có biến đổi trong sóng ngắn từ trường lên một vật tư từ được thực hiện để tạo ra làm rét mướt đoạn nhiệt. Bên cạnh ra, yếu tố của vũ trụ co và giãn có thể được diễn đạt (đến bậc đầu tiên) là 1 trong những chất lưu làm lạn đoạn nhiệt. (xem chết choc nhiệt của vũ trụ.)

Macma gia tăng cũng trải qua có tác dụng lạnh đoạn nhiệt trước lúc phun trào, đặc trưng quan trọng vào trường phù hợp macma tăng nhanh từ độ sâu lớn như kimberlite.

Thay đổi nhiệt độ như vật rất có thể được định lượng bằng cách sử dụng phương trình tâm lý khí lý tưởng, hoặc phương trình thủy tĩnh đối với các quá trình khí quyển.

Trong thực tế, không tồn tại quá trình làm sao là thực sự đoạn nhiệt. Nhiều quá trình nhờ vào một sự chênh lệch phệ về quy mô thời gian của quy trình được nhiệt tình và vận tốc tản nhiệt độ qua nhãi con giới của hệ, và cho nên vì vậy được cầu lượng bằng phương pháp sử dụng một trả định đoạn nhiệt. Luôn luôn tất cả sự mất nhiệt, vì không tồn tại chất cách ly nào hoàn hảo.

Khí lý tưởng (quá trình thuận nghịch)

Bài đưa ra tiết: quy trình đoạn sức nóng thuận nghịch

*
Đối với cùng 1 chất đơn giản, trong quá trình đoạn nhiệt nhưng mà thể tích tăng lên, nội năng của chất thao tác phải giảm

Công thức toán học cho 1 khí lý tưởng trải qua 1 có trình đoạn nhiệt thuận nghịch (không tạo thành entropy) có thể biểu đạt bằng phương trình quy trình đa hướng

p. V n = displaystyle PV^n=

*

Đường đẳng nhiệt độ là mặt đường đỏ và mặt đường đoạn nhiệt là đường đen.

Đường đoạn sức nóng là đẳng entropy.

Thể tích là trục hoành và áp suất là trục tung.

Từ nguyên

Trong giờ Anh, đoạn sức nóng là adiabatic /ˌædiəˈbætɪk/, nghĩa black là ‘không nhằm bị đi qua’. Nó hiện ra từ từ đậy định ἀ- (“không”) của Hy Lạp cổ đại và διαβατός, “có thể bị đi qua”, có nguồn gốc từ διά (“qua”), và βαῖνειν (“đi”), tạo nên thành từ ἀδιάβατος. Theo Maxwell, và Partington, thuật ngữ này được Rankine giới thiệu.

Xem thêm: Nhiệt Độ Không Khí Trong Tầng Đối Lưu Được Cung Cấp Chủ Yếu, Tầng Đối Lưu

Nguồn gốc từ nguyên làm việc đây mô tả sự truyền tích điện bằng nhiệt và truyền vật hóa học qua tường quan trọng xảy ra.

Chu kỳ nhiệt độ đông lực họcĐịnh phép tắc một nhiệt rượu cồn lực họcQuá trình đẳng ápQuá trình đẳng entropyQuá trình đẳng entanpiQuá trình đẳng tíchQuá trình đẳng nhiệtQuá trình đa hướngEntropy (nhiệt đụng lực học cổ điển)Quá trình chuẩn tĩnhNhiệt độ khí tổng cộngHiệu ứng từ nhiệt

Tham khảo

—end—