Proces politropowy - Polytropic process

Termodynamika
Klasyczny silnik cieplny Carnota
Gałęzie Klasyczny Statystyczny Chemiczny Termodynamika kwantowa Równowaga  / nierównowaga
Prawa Zeroth Pierwszy druga Trzeci
Systemy Zamknięty system System izolowany Stan Równanie stanu Gaz doskonały Prawdziwy gaz Stan skupienia Faza (materia) równowaga Regulacja głośności Instrumenty Procesy Izobaryczne Izochoryczny Izotermiczny Adiabatyczny Izentropowy Isenthalpic Quasistatic Polytropic Darmowa ekspansja Odwracalność Nieodwracalność Nieodwracalność Cykle Silniki cieplne Pompy ciepła Wydajność termiczna
Właściwości systemu Uwaga: Zmienne sprzężone w kursywą Diagramy nieruchomości Intensywne i rozległe właściwości Funkcje procesu Praca Ciepło Funkcje państwa Temperatura  / Entropia  ( wprowadzenie ) Ciśnienie  / objętość Potencjał chemiczny  / liczba cząstek Jakość pary Zredukowane właściwości
Właściwości materiału Bazy danych nieruchomości Specyficzna pojemność cieplna   ${\ displaystyle c =}$ ${\ displaystyle T}$ ${\ Displaystyle \ częściowe S}$ ${\ displaystyle N}$ ${\ Displaystyle \ częściowe T}$ Ściśliwość   ${\ displaystyle \ beta = -}$ ${\ displaystyle 1}$ ${\ Displaystyle \ częściowe V}$ ${\ displaystyle V}$ ${\ Displaystyle \ częściowe p}$ Rozszerzalność termiczna   ${\ displaystyle \ alpha =}$ ${\ displaystyle 1}$ ${\ Displaystyle \ częściowe V}$ ${\ displaystyle V}$ ${\ Displaystyle \ częściowe T}$
Równania Twierdzenie Carnota Twierdzenie Clausiusa Relacja podstawowa Prawo gazu doskonałego Relacje Maxwella Wzajemne relacje onsagera Równania Bridgmana Tabela równań termodynamicznych
Potencjał Darmowa energia Wolna entropia
Historia Kultura Historia Generał Entropia Prawa gazowe Maszyny perpetuum mobile Filozofia Entropia i czas Entropia i życie Grzechotka Browna Demon Maxwella Paradoks śmierci cieplnej Paradoks Loschmidta Synergetyka Teorie Teoria kalorii Teoria ciepła Vis viva („siła życiowa”) Mechaniczny odpowiednik ciepła Siła napędowa Najważniejsze publikacje „ Badanie eksperymentalne dotyczące ... ciepła ” „ O równowadze substancji heterogenicznych ” „ Refleksje na temat siły napędowej ognia ” Osie czasu Termodynamika Silniki cieplne Sztuka Edukacja Powierzchnia termodynamiczna Maxwella Entropia jako rozpraszanie energii
Naukowcy Bernoulli Boltzmann Carnot Clapeyron Clausius Carathéodory Duhem Gibbs von Helmholtz Dżul Maxwell von Mayer Onsager Rankine Smeaton Stahl Thompsona Thomson van der Waals Waterston
Inny Zarodkowanie Samodzielny montaż Samoorganizacja Porządek i nieporządek
Książka Kategoria
v t mi

Politropowe proces jest termodynamiczny proces , który słucha relacji:

${\ Displaystyle pV ^ {\, n} = C}$

gdzie p to ciśnienie , V to objętość , n to indeks politropy , a C to stała. Politropowe równanie procesu może opisywać wiele procesów rozszerzania i ściskania, które obejmują przenoszenie ciepła.

Szczególne przypadki

Pewne określone wartości n odpowiadają konkretnym przypadkom:

• ${\ displaystyle n = 0}$ dla procesu izobarycznego ,
• ${\ Displaystyle n = + \ infty}$ dla procesu izochorycznego .

Ponadto, gdy ma zastosowanie prawo dotyczące gazu doskonałego :

• ${\ displaystyle n = 1}$ do procesu izotermicznego ,
• ${\ displaystyle n = \ gamma}$ dla procesu izentropowego .

Gdzie jest stosunek pojemności cieplnej przy stałym ciśnieniu ( ) do pojemności cieplnej przy stałej objętości ( ). ${\ displaystyle \ gamma}$${\ displaystyle C_ {P}}$${\ displaystyle C_ {V}}$

Równoważność między współczynnikiem politropy a stosunkiem transferów energii

Procesy politropowe zachowują się inaczej z różnymi wskaźnikami politropy. Proces politropowy może generować inne podstawowe procesy termodynamiczne.

Dla gazu doskonałego w układzie zamkniętym przechodzącego powolny proces z pomijalnymi zmianami energii kinetycznej i potencjalnej proces jest politropowy, tak że

${\ Displaystyle pv ^ {(1- \ gamma) K + \ gamma} = C}$

gdzie C jest stałą , oraz z politropowe współczynnik . ${\ Displaystyle K = {\ Frac {\ delta q} {\ delta w}}}$${\ displaystyle \ gamma = {\ Frac {c_ {p}} {c_ {v}}}}$${\ Displaystyle n = {(1- \ gamma) K + \ gamma}}$

Związek z idealnymi procesami

Dla pewnych wartości wskaźnika politropy proces będzie synonimem innych typowych procesów. W poniższej tabeli przedstawiono przykłady skutków różnych wartości indeksu.

Zmiana indeksu politropy n

Indeks politropy	Relacja	Efekty
n  <0	-	Ujemne wykładniki potęgowe odzwierciedlają proces, w którym praca i ciepło przepływają jednocześnie do lub z systemu. W przypadku braku sił poza ciśnieniem, taki spontaniczny proces nie jest dozwolony przez drugą zasadę termodynamiki ; Jednak ujemne wykładniki mogą mieć znaczenie w niektórych szczególnych przypadkach, w których nie są zdominowane przez oddziaływania termiczne, na przykład w procesach niektórych plazmy w astrofizyce lub jeśli w procesie (np. eksplozja ) zaangażowane są inne formy energii (np. energia chemiczna ).
n  = 0	${\ displaystyle p = C}$	Odpowiednik procesu izobarycznego (stałe ciśnienie )
n  = 1	${\ displaystyle pV = C}$	Równoznaczne z procesem izotermicznym (stała temperatura ), przy założeniu idealnego prawa gazowego , ponieważ wtedy . ${\ displaystyle pV = nRT}$
1 <  n  <  γ	-	Przy założeniu idealnego prawa gazu przepływy ciepła i pracy idą w przeciwnych kierunkach ( K  > 0), np. W chłodnictwie kompresyjnym pary podczas sprężania, gdzie podwyższona temperatura pary wynikająca z pracy sprężarki na parze prowadzi do pewnych straty ciepła z pary do chłodniejszego otoczenia.
n  =  γ	-	Odpowiednik procesu izentropowego (adiabatyczny i odwracalny, bez wymiany ciepła), przy założeniu prawa gazu doskonałego .
γ  <  n  <∞	-	Przy założeniu prawa gazu doskonałego przepływy ciepła i pracy idą w tym samym kierunku ( K  <0), np. W silniku spalinowym podczas suwu mocy, gdzie ciepło jest tracone z gorących produktów spalania przez ściany cylindra, do chłodniejszego otoczenia, w tym samym czasie, gdy gorące produkty spalania dociskają tłok.
n  = + ∞	${\ displaystyle V = C}$	Odpowiednik procesu izochorycznego (stała objętość )

Kiedy indeks n znajduje się między dowolnymi dwiema z poprzednich wartości (0, 1, γ lub ∞), oznacza to, że krzywa politropy przecina (będzie ograniczona ) krzywe dwóch indeksów granicznych.

Dla gazu doskonałego 1 <  γ  <5/3, ponieważ według relacji Mayera

${\ Displaystyle \ gamma = {\ Frac {c_ {p}} {c_ {v}}} = {\ Frac {c_ {v} + R} {c_ {v}}} = 1 + {\ Frac {R} {c_ {v}}} = {\ frac {c_ {p}} {c_ {p} -R}}.}$

Inny

Rozwiązanie równania Lane'a-Emdena za pomocą płynu politropowego nazywane jest politropem .

Zobacz też

• Proces adiabatyczny
• Kompresor
• Silnik spalinowy
• Proces izentropowy
• Proces izobaryczny
• Proces izochoryczny
• Proces izotermiczny
• Polytrope
• Równowaga quasistatyczna
• Termodynamika
• Chłodnictwo kompresyjne

Bibliografia