Gasbetrieb unter isobaren, isothermen und adiabatischen Prozessen

Fast jede thermischeMaschine liegt ein solches thermodynamisches Phänomen wie die Arbeit des Gases während der Expansion oder Kontraktion. An dieser Stelle sei daran erinnert, dass Arbeit in der Physik als quantitatives Maß verstanden wird, das die Wirkung einer bestimmten Kraft auf den Körper charakterisiert. Dementsprechend ist die Arbeit eines Gases, zu dessen Erreichung eine Änderung seines Volumens eine notwendige Bedingung ist, nichts anderes als das Druckprodukt durch diese Volumenänderung.

Die Arbeit von Gas bei Volumenänderungen kann sich abnutzensowohl isobar als auch isotherm. Darüber hinaus kann der Expansionsprozess selbst beliebig sein. Die Arbeit von Gas, die während der isobaren Expansion auftritt, kann unter Verwendung der folgenden Formel gefunden werden:

A = pΔV,

wobei p eine quantitative Eigenschaft des Gasdrucks ist und ΔV die Differenz zwischen dem Anfangs- und dem Endvolumen ist.

Der Prozess der willkürlichen Expansion von Gas in der Physiküblicherweise als Folge von getrennten isobaren und isochoren Prozessen dargestellt. Letztere zeichnen sich dadurch aus, dass die Arbeit des Gases sowie seine quantitativen Indikatoren gleich Null sind, da die Bewegung des Kolbens im Zylinder nicht stattfindet. Unter solchen Bedingungen stellt sich heraus, dass sich die Arbeit des Gases in einem beliebigen Prozess direkt proportional zur Zunahme des Volumens des Gefäßes ändert, in dem sich der Kolben bewegt.

Wenn wir die Arbeit von Gas bei vergleichenExpansion und Kontraktion kann festgestellt werden, dass während der Expansion die Richtung des Kolbenverschiebungsvektors mit dem Druckkraftvektor dieses Gases selbst zusammenfällt, daher ist die Arbeit des Gases skalar positiv und die äußeren Kräfte negativ. Wenn Gas komprimiert wird, stimmt der Vektor der äußeren Kräfte mit der allgemeinen Bewegungsrichtung des Zylinders überein, so dass ihre Arbeit positiv und die Arbeit des Gases negativ ist.

Berücksichtigung des Konzepts der "Arbeit mit Gas"wird unvollständig sein, wenn die adiabatischen Prozesse nicht ebenfalls betroffen sind. In der Thermodynamik wird ein solches Phänomen als ein Prozess verstanden, bei dem kein Wärmeaustausch mit externen Körpern stattfindet.

Dies ist beispielsweise beim Schiff möglichmit einem Arbeitskolben ist eine gute Wärmedämmung versehen. Zusätzlich können die Prozesse der Gaskompression oder -expansion mit adiabatischen Prozessen gleichgesetzt werden, wenn die Zeit der Gasvolumenänderung viel kürzer ist als das Zeitintervall, in dem ein thermisches Gleichgewicht zwischen den umgebenden Körpern und dem Gas auftritt.

Am häufigsten im AlltagDer Betrieb eines Kolbens in einem Verbrennungsmotor kann als adiabatischer Prozess angesehen werden. Das Wesentliche dieses Prozesses ist wie folgt: Wie aus dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik bekannt, ist die Änderung der inneren Energie eines Gases quantitativ gleich der Arbeit der von außen gerichteten Kräfte. Diese Arbeit ist in ihrer Richtung positiv, daher steigt die innere Energie des Gases und seine Temperatur steigt an. Unter solchen Anfangsbedingungen ist es klar, dass während der adiabatischen Expansion die Arbeit des Gases aufgrund einer Abnahme seiner inneren Energie auftritt, dementsprechend wird die Temperatur innerhalb dieses Prozesses abnehmen.