Este artigo discute em detalhes sobre o exemplo adiabático que significa exemplos de processo adiabático. Um processo adiabático é um dos muitos processos termodinâmicos importantes.
O termo adiabático significa nenhuma transferência de calor e massa. Em um processo adiabático, nenhuma transferência de calor ou massa ocorre através das paredes ou limites do sistema.
O que é um processo adiabático?
An adiabático processo é um tipo de processo termodinâmico no qual não há transferência de calor e massa entre o sistema e seus arredores, nenhuma quantidade de calor ou massa pode sair ou entrar no sistema.
A transferência de energia de um sistema adiabático ocorre na forma de trabalho realizado. A transferência de calor é proibida pelas paredes adiabáticas do sistema. O fluido de trabalho dentro do sistema pode realizar o trabalho movendo as paredes do sistema para frente e para trás ou para cima e para baixo. Por exemplo, pistão.
Matematicamente, um processo adiabático pode ser representado como-
Del Q = 0 e Del m = 0
Onde Q representa transferência de calor
E
m representa transferência de massa
O que é trabalho feito no processo adiabático?
Poucos parâmetros são necessários para calcular o trabalho realizado em adiabático processo. Esses parâmetros são relação específica, temperaturas inicial e final do processo ou valores de pressão inicial e final do processo.
Matematicamente,
O trabalho feito no sistema adiabático é dado por-
W = R/1-γ x (T2 - T1)
Onde,
Y é a proporção de calor específico
R é a constante universal do gás
T1 é a temperatura antes do início do processo adiabático
T2 representa a temperatura após a conclusão do processo adiabático
Aplicações de suposições adiabáticas
Primeiro nome lei da termodinâmica para um sistema fechado pode ser escrito como, dU=QW. Onde, U é a energia interna do sistema, Q é a transferência de calor e W é o trabalho realizado pelo sistema ou sobre o sistema.
- Se o sistema tiver paredes rígidas, o volume não pode ser alterado, portanto, W = 0. E as paredes não são adiabáticas, então a energia é adicionada em termos de calor de forma que a temperatura sobe.
- Se o sistema tem paredes rígidas de forma que a pressão e o volume não mudam, então o sistema pode passar por um processo isocórico para transferência de energia. Também neste caso, a temperatura sobe.
- Se o sistema tem paredes adiabáticas e paredes rígidas, então a energia é adicionada em trabalho de volume de pressão sem atrito e não viscoso, onde nenhuma mudança de fase ocorre e apenas a temperatura aumenta, isso é denominado como processo isentrópico (ou processo de entropia constante). É um processo ideal ou reversível.
- Se as paredes não forem adiabáticas, ocorre a transferência de calor. Isso resulta em aumento da aleatoriedade do sistema ou entropia do sistema.
Exemplo de processos adiabáticos
A temperatura do gás aumenta quando ocorre a compressão adiabática e a temperatura do gás diminui quando ocorre a expansão adiabática.
Uma discussão detalhada é dada sobre resfriamento adiabático e aquecimento adiabático na seção abaixo.
Resfriamento adiabático- Quando a pressão de um sistema isolado adiabático é diminuída, o gás se expande fazendo com que o gás trabalhe nas redondezas. Isso resulta em diminuição da temperatura. Este fenômeno é responsável pela formação de nuvens lenticulares no céu.
Aquecimento adiabático- Quando o trabalho é realizado em um sistema isolado adiabático, a pressão do sistema aumenta e, portanto, a temperatura aumenta. O aquecimento adiabático encontra seu aplicações em motor diesel durante a compressão curso para aumentar a temperatura do vapor de combustível o suficiente para incendiá-lo.
Exemplo de compressão adiabática
Vamos assumir os dados do motor a gasolina durante seu curso de compressão como-
Volume não comprimido do cilindro - 1 L
Relação de calor específico-7/5
Taxa de compressão do motor - 10: 1
Temperatura do gás não comprimido - 300K
Pressão do gás não comprimido - 100kpa
Calcule a temperatura final após compressão adiabática.
A solução para o problema acima pode ser dada como-
P1V1γ = C = 6.31P.m.21/5
Também,
P2V2γ = C = 6.31P.m.21/5 = P x (0.0001m3)7/5
Portanto, a temperatura final pode ser encontrada usando a equação abaixo -
T = PV/constante = 2.51 x 106 x 10-4m3/0.333Pa.m3K-1
Plotando adiabats
Adiabat é a curva de entropia constante no diagrama PV. O eixo Y denota a pressão, os eixos P e X denotam o volume, V.
- Semelhante às isotérmicas, os adiabats também se aproximam dos eixos P e V assintoticamente.
- Cada isoterma e adiabat se cruzam uma vez.
- Tanto a isotérmica quanto o adiabat parecem semelhantes, exceto durante a expansão livre, onde um adiabat tem inclinação mais acentuada.
- Os adiabats estão na direção leste Nordeste se as isotérmicas estão na direção Nordeste.
Os adiabats podem ser mostrados no diagrama abaixo-
Créditos de imagem: AugPi, Entropia e temperatura, CC BY-SA 3.0
As curvas vermelhas representam isotérmicas e a curva preta representa adiabats.
Exemplos de processos adiabáticos na industria
Tem vários lugares onde o processo adiabático pode acontecer. o exemplos de processos adiabáticos são os dados abaixo-
- A liberação de ar de um pneu pneumático é um exemplo de compressão de gás com geração de calor.
- Bicos, compressores e turbinas usam eficiência adiabática para seu projeto. Isso pode ser considerado como as aplicações mais importantes do processo adiabático.
- O pêndulo oscilante em um plano vertical é um exemplo perfeito de processo adiabático.
- O oscilador harmônico quântico também é um exemplo de processo ou sistema adiabático.
- A caixa de gelo evita que o calor entre ou saia do sistema. Este também é um exemplo de sistema adiabático.
Diferença entre processo isotérmico e adiabático
A diferença entre processo isotérmico e processo adiabático é dado abaixo-
| Processo isotérmico | Processo adiabático |
| O processo isotérmico é um processo no qual a temperatura do sistema não muda. Todo o processo ocorre a uma temperatura constante. | O processo adiabático é um processo termodinâmico no qual nenhuma transferência de calor ocorre entre o sistema e o ambiente, o que significa que não há troca de calor através das paredes do sistema. |
| O trabalho realizado é devido à transferência de calor no sistema. | O trabalho realizado é por causa da rede energia interna mudança dentro do sistema. |
| A temperatura não pode ser alterada. | A temperatura pode ser variável no processo adiabático. |
| A transferência de calor pode ocorrer. | A transferência de calor não pode ocorrer. |
O que acontece quando um cilindro contendo gás de alta pressão explode?
Sempre que um cilindro contendo gás expode gás de alta pressão. O passa por dois tipos de mudanças. Eles são-
- Alteração adiabática irreversível.
- A temperatura do gás diminui devido à expansão.
Relação pressão-temperatura para um processo adiabático
A pressão e a temperatura estão relacionadas entre si pela equação discutida na seção abaixo.
A relação entre pressão e temperatura torna mais fácil para nós calcularmos a temperatura se os pontos de pressão forem dados ou a pressão se os pontos de temperatura forem dados.
A relação entre temperatura e pressão é dada por-
T2/T1 = (P2/P1)γ-1/γ
Onde, T2 é a temperatura final após o processo
T1 é a temperatura antes do processo adiabático
P2 é a pressão final
P1 é a pressão inicial
Olá….Eu sou Abhishek Khambhata, busquei B. Tech em Engenharia Mecânica. Ao longo de quatro anos de minha engenharia, projetei e pilotei veículos aéreos não tripulados. Meu forte é mecânica dos fluidos e engenharia térmica. Meu projeto do quarto ano baseou-se na melhoria do desempenho de veículos aéreos não tripulados utilizando tecnologia solar. Eu gostaria de me conectar com pessoas que pensam como eu.
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