በፊዚክስ ውስጥ የጋዞችን ባህሪ በምታጠናበት ጊዜ ለአይዞፕሮሰሶች ማለትም በስርዓቱ ግዛቶች መካከል ለሚደረጉ ሽግግሮች ብዙ ትኩረት ይሰጣል፣ በዚህ ጊዜ አንድ ቴርሞዳይናሚክ መለኪያ ተጠብቆ ይቆያል። ይሁን እንጂ በግዛቶች መካከል የጋዝ ሽግግር አለ, እሱም isoprocess አይደለም, ነገር ግን በተፈጥሮ እና በቴክኖሎጂ ውስጥ ትልቅ ሚና ይጫወታል. ይህ adiabatic ሂደት ነው. በዚህ ጽሑፍ ውስጥ የጋዝ አዲያቢቲክ ገላጭ ምን እንደሆነ ላይ በማተኮር የበለጠ በዝርዝር እንመለከታለን።
አዲያባቲክ ሂደት
በቴርሞዳይናሚክ ፍቺው መሰረት፣ adiabatic ሂደት በስርአቱ የመጀመሪያ እና የመጨረሻ ሁኔታዎች መካከል የሚደረግ ሽግግር እንደሆነ ተረድቷል፣ በውጤቱም በውጫዊው አካባቢ እና በጥናት ላይ ባለው ስርዓት መካከል ምንም የሙቀት ልውውጥ የለም። እንደዚህ አይነት ሂደት በሚከተሉት ሁለት ሁኔታዎች ይቻላል፡
- በውጫዊ አካባቢ እና መካከል ያለው የሙቀት መቆጣጠሪያስርዓቱ በአንድ ወይም በሌላ ምክንያት ዝቅተኛ ነው፤
- የሂደቱ ፍጥነት ከፍተኛ ነው፣ስለዚህ የሙቀት ልውውጡ የሚከሰትበት ጊዜ አይኖረውም።
በኢንጂነሪንግ ውስጥ፣ የ adiabatic ሽግግር ጋዝ በሚጨመቅበት ጊዜ ለማሞቅ እና በፍጥነት በሚስፋፋበት ጊዜ ለማቀዝቀዝ ሁለቱንም ይጠቅማል። በተፈጥሮ ውስጥ, በጥያቄ ውስጥ ያለው ቴርሞዳይናሚክስ ሽግግር የአየር ብዛት ሲነሳ ወይም በኮረብታ ላይ ሲወድቅ እራሱን ያሳያል. እንደዚህ አይነት ውጣ ውረድ በአየር እና በዝናብ ላይ ባለው የጤዛ ነጥብ ላይ ለውጥ ያመጣል።
የPoisson እኩልታ ለ adiabatic ሃሳባዊ ጋዝ
ጥሩ ጋዝ ቅንጣቶች በዘፈቀደ በከፍተኛ ፍጥነት የሚንቀሳቀሱበት፣ የማይገናኙበት እና ልኬት የሌላቸውበት ስርዓት ነው። እንዲህ ዓይነቱ ሞዴል በሒሳብ መግለጫው በጣም ቀላል ነው።
በአድያባቲክ ሂደት ትርጓሜ መሰረት የሚከተለው አገላለጽ በመጀመሪያው ቴርሞዳይናሚክስ ህግ መሰረት ሊፃፍ ይችላል፡
dU=-PdV.
በሌላ አነጋገር ጋዝ፣ እየሰፋ ወይም እየተዋዋለ፣ PdV የሚሰራው በውስጣዊ ኢነርጂው ላይ ባለው ተመሳሳይ ለውጥ ምክንያት dU።
በሀሳባዊ ጋዝ ሁኔታ፣የግዛት እኩልታን ከተጠቀምን (የክላፔይሮን-ሜንዴሌቭ ህግ) የሚከተለውን አገላለጽ ማግኘት እንችላለን፡
PVγ=const።
ይህ እኩልነት የፖይሰን እኩልነት ይባላል። የጋዝ ፊዚክስን የሚያውቁ ሰዎች የ γ ዋጋ ከ 1 ጋር እኩል ከሆነ፣ የፖይሰን እኩልታ ወደ ቦይል-ማሪዮት ህግ (ኢሶተርማል) እንደሚሄድ ያስተውላሉ።ሂደት). ይሁን እንጂ γ ለማንኛውም ዓይነት ተስማሚ ጋዝ ከአንድ ስለሚበልጥ የእኩልታዎች ለውጥ የማይቻል ነው። ብዛት γ (ጋማ) የአንድ ተስማሚ ጋዝ አድያባቲክ መረጃ ጠቋሚ ይባላል። አካላዊ ትርጉሙን ጠለቅ ብለን እንመርምር።
አድያባቲክ ገላጭ ምንድን ነው?
አራቢ γ፣ በPoisson ቀመር ውስጥ ለተገቢ ጋዝ የሚታየው የሙቀት አቅም ሬሾ በቋሚ ግፊት ወደ ተመሳሳይ እሴት ነው፣ነገር ግን አስቀድሞ በቋሚ መጠን። በፊዚክስ ውስጥ የሙቀት አቅም የሙቀት መጠኑን በ 1 ኬልቪን ለመቀየር ወደ አንድ ስርዓት መተላለፍ ወይም መውሰድ ያለበት የሙቀት መጠን ነው። የኢሶባሪክ የሙቀት አቅምን በምልክት CP፣ እና የኢሶኮሪክ የሙቀት አቅምን በምልክት CV እንጠቁማለን። ከዚያ እኩልነቱ ለγ፡
ይቆያል።
γ=CP/CV።
γ ሁል ጊዜ ከአንድ በላይ ስለሚሆን፣የተጠናው የጋዝ ስርዓት የኢሶባሪክ የሙቀት አቅም ምን ያህል ጊዜ ከተመሳሳይ isochoric ባህሪ እንደሚበልጥ ያሳያል።
የሲፒ እና ሲቪ
የሙቀት አቅም
የ adiabatic ገላጭን ለመወሰን አንድ ሰው ስለ መጠኖች CP እና CV ትርጉም በደንብ መረዳት አለበት። ይህንን ለማድረግ, የሚከተለውን የአስተሳሰብ ሙከራን እናካሂዳለን-ጋዙ ጠንካራ ግድግዳዎች ባለው ዕቃ ውስጥ በተዘጋ ስርዓት ውስጥ እንዳለ አስቡ. እቃው ከተሞቀ, ሁሉም የተገናኘው ሙቀት ወደ ጋዝ ውስጣዊ ኃይል ይለወጣል. እንደዚህ ባለ ሁኔታ እኩልነት ትክክለኛ ይሆናል፡
dU=CVdT.
እሴትCVየሙቀት መጠን በ 1 ኪ.
ለማሞቅ ወደ ስርዓቱ መተላለፍ ያለበትን የሙቀት መጠን ይገልጻል።
አሁን እንበል ጋዙ የሚንቀሳቀስ ፒስተን ባለው ዕቃ ውስጥ ነው። እንዲህ ዓይነቱን ሥርዓት በማሞቅ ሂደት ውስጥ ፒስተን ይንቀሳቀሳል, የማያቋርጥ ግፊት መኖሩን ያረጋግጣል. በዚህ ሁኔታ ውስጥ ያለው የስርዓተ-ፆታ ስሜት ከአይሶባሪክ የሙቀት አቅም እና የሙቀት ለውጥ ጋር እኩል ስለሚሆን, የመጀመሪያው የቴርሞዳይናሚክስ ህግ ቅጹን ይወስዳል:
CPdT=CVdT + PdV.
ከዚህ ማየት የሚቻለው CP>CV ነው፣በአይዞባራዊ የግዛቶች ለውጥ ውስጥ አስፈላጊ ስለሆነ። ሙቀትን ለማሳለፍ የስርዓቱን የሙቀት መጠን ለመጨመር ብቻ ሳይሆን ውስጣዊ ጉልበቱ, ነገር ግን በጋዝ በሚስፋፋበት ጊዜ የተሰራውን ስራም ጭምር.
የγ ዋጋ ለተመጣጣኝ ሞናቶሚክ ጋዝ
ቀላልው የጋዝ ስርዓት ሞናቶሚክ ተስማሚ ጋዝ ነው። እንደዚህ ያለ ጋዝ 1 ሞል አለን እንበል። ያስታውሱ 1 ሞል ጋዝ በ 1 ኬልቪን አይሶባሪክ ማሞቂያ ከ R ጋር እኩል ይሰራል ይህ ምልክት በአጠቃላይ ሁለንተናዊ የጋዝ ቋሚን ለማመልከት ያገለግላል. ከ 8, 314 ጄ / (ሞልኪ) ጋር እኩል ነው. ለዚህ ጉዳይ ባለፈው አንቀጽ ላይ የመጨረሻውን አገላለጽ በመተግበር የሚከተለውን እኩልነት እናገኛለን፡
CP=CV+ R.
ከየት ነው የኢሶኮሪክ ሙቀት አቅም CV:
γ=CP/ሲV;
CV=R/(γ-1)።
ለአንድ ሞል እንደሆነ ይታወቃልmonatomic ጋዝ፣ የኢሶኮሪክ ሙቀት አቅም ዋጋ፡
CV=3/2R.
ከመጨረሻዎቹ ሁለት እኩልነቶች የአዲያባቲክ አርቢ እሴትን ይከተላል፡
3/2R=R/(γ-1)=>
γ=5/3 ≈ 1፣ 67።
የ γ ዋጋ የሚወሰነው በጋዙ ውስጣዊ ባህሪያት ላይ ብቻ ነው (በሞለኪውሎቹ ፖሊቶሚክ ባህሪ ላይ) እና በስርዓቱ ውስጥ ባለው የንጥረ ነገር መጠን ላይ የተመካ አይደለም።
የ γ ጥገኝነት በዲግሪዎች ብዛት ላይ
የሞናቶሚክ ጋዝ የኢሶኮሪክ የሙቀት አቅም ቀመር ከላይ ተጽፏል። በውስጡ የሚታየው ኮፊሸን 3/2 በአንድ አቶም ውስጥ ካለው የነጻነት ዲግሪ ብዛት ጋር የተያያዘ ነው። ከሦስቱ የጠፈር አቅጣጫዎች በአንዱ ብቻ የመንቀሳቀስ ችሎታ አለው ማለትም የነጻነት የትርጉም ደረጃዎች ብቻ አሉ።
ስርአቱ በዲያቶሚክ ሞለኪውሎች ከተሰራ፣ ከዚያም ሁለት ተጨማሪ የማዞሪያ ዲግሪዎች ወደ ሶስት የትርጉም ደረጃዎች ይጨመራሉ። ስለዚህ የCV አገላለጽ፡
ይሆናል።
CV=5/2R.
ከዚያ የγ ዋጋ፡
ይሆናል።
γ=7/5=1, 4.
ልብ ይበሉ ዲያቶሚክ ሞለኪውል አንድ ተጨማሪ የንዝረት ደረጃ ያለው የነፃነት ደረጃ አለው፣ነገር ግን በብዙ መቶዎች የሙቀት መጠን ኬልቪን አይነቃም እና ለሙቀት አቅም ምንም አስተዋጽኦ አያደርግም።
የጋዝ ሞለኪውሎች ከሁለት በላይ አተሞች ካቀፉ 6 ዲግሪ ነፃነት ይኖራቸዋል። በዚህ ጉዳይ ላይ ያለው የ adiabatic ገላጭ ከዚህ ጋር እኩል ይሆናል፡
γ=4/3 ≈ 1፣ 33።
ስለዚህስለዚህ በጋዝ ሞለኪውል ውስጥ ያሉት አቶሞች ቁጥር ሲጨምር የγ ዋጋ ይቀንሳል። በP-V axes ውስጥ የ adiabatic ግራፍ ከገነቡ፣ ለሞናቶሚክ ጋዝ ያለው ኩርባ ከአንድ ፖሊቶሚክ የበለጠ ጥርት ያለ ባህሪ እንዳለው ያስተውላሉ።
አዲያባቲክ ገላጭ ለጋዞች ድብልቅ
ከላይ የ γ ዋጋ በጋዝ ስርዓቱ ኬሚካላዊ ቅንብር ላይ እንደማይመሰረት አሳይተናል። ሆኖም ግን, ሞለኪውሎቹን በሚፈጥሩት አተሞች ብዛት ይወሰናል. ስርዓቱ N ክፍሎችን ያቀፈ ነው ብለን እናስብ። በድብልቅ ውስጥ ያለው የአቶሚክ ክፍልፋይ ክፍል ai ነው። በመቀጠል የድብልቁን አዲያባቲክ ገላጭ ለመወሰን የሚከተለውን አገላለጽ መጠቀም ይችላሉ፡
γ=∑i=1N(aiγ i)።
የት γi የ i-th አካል γ እሴት ነው።
ለምሳሌ፣ ይህ አገላለጽ የአየርን γ ለመወሰን ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል። እሱ 99% የዲያቶሚክ ሞለኪውሎች ኦክሲጅን እና ናይትሮጅንን ያቀፈ በመሆኑ የ adiabatic ኢንዴክስ ከ 1.4 እሴት ጋር በጣም የቀረበ መሆን አለበት ይህም በዚህ ዋጋ በሙከራ ውሳኔ የተረጋገጠ ነው።
