|
|
|
| Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии | |
Стартовая страница |
О системе |
Технические требования |
Синтез |
Обучающий модуль |
Справка по системе |
Контакты |
 | Изотермический процесс |
 | |
Анимация
0
Описание
Изотермическим процессом называется процесс изменения параметров термодинамической системы при постоянной температуре. Под термодинамической системой подразумевают очень широкий круг объектов. Поэтому рассмотрение изотермического процесса проводят для каждой конкретной системы, например, изотермическое намагничивание парамагнетика, изотермическая деформация кристалла, изотермическое расширение газа.
При изотермическом процессе в системе происходит теплообмен системы с внешней средой. Например, изотермически расширяющийся газ поглощает из внешней среды тепловую энергию, которая "превращается" в работу газа против сил внешнего давления; изотермически намагничиваемый парамагнетик выделяет тепло в окружающую среду.
Чаще всего под изотермическим процессом подразумевают процесс расширения или сжатия фиксированной массы газа при постоянной температуре. Этот процесс описывается законом Бойля - Мариотта, связывающим давление и объем определенной массы газа при постоянной температуре. Произведение давления P на объем газа V в этом случае является постоянной величиной:
P·V = Const.
Постоянная Const пропорциональна абсолютной температуре T и числу молей n в рассматриваемом количестве газа и вычисляется по формуле:
Const = T·R·n,
где R - универсальная газовая постоянная.
Закон Бойля - Мариотта справедлив для идеальных и достаточно разреженных газов в случаях, когда среднее расстояние между молекулами много меньше характерного радиуса действия межмолекулярных сил в газе. Закон неприменим для сильно сжатых газов, когда нельзя пренебречь межмолекулярным взаимодействием в газе.
Формализованное описание приведенное ниже относится к случаю идеального газа.
Ключевые слова
Разделы наук
Применение эффекта
Упругие газовые опоры широко используют для уменьшения вибраций специальных платформ, предназначенных для монтажа, наладки и эксплуатации прецизионного оборудования, как рессоры и шины на транспорте и т. д.
Изотермическое намагничивание используют как стадию методики охлаждения до сверхнизких температур с помощью изотермического намагничивания - адиабатического размагничивания парамагнитной соли. На стадии изотермического намагничивания парамагнитную соль намагничивают в тепловом контакте с сильно охлажденным тепловым резервуаром. Выделяющаяся при этом теплота поглощается тепловым резервуаром. На следующей стадии тепловой резервуар убирают, внешнее магнитное поле выключают, соль почти адиабатически размагничивается и охлаждается до температуры меньшей, чем у теплового резервуара, после чего она отбирает тепло у охлаждаемого устройства, охлаждая и его до температуры меньшей, чем у теплового резервуара. Таким путем удается достигать температуры порядка 10-3 К. Если в описанной методике использовать изотермическое намагничивание - адиабатическое размагничивание парамагнетитной ядерной системы, то удается достигать температуры порядка 10-6 К.
Изотермический процесс в идеальном газе - составная часть цикла Карно (циклического процесса, состоящего из двух изотерм и двух адиабат). Цикл Карно обладает наиболее высоким КПД из всех циклических процессов, использующих нагреватель и холодильник с заданными температурами.
Реализации эффекта
Техническая реализация показана на рис. 1.
Упругая газовая опора
Рис. 1
Обозначения:
1 - верхняя плита;
2 - гофрированный цилиндр с газом;
3 - нижняя плита - основание;
F1 - внешняя сила;
F2 - сила реакции сжатого газа.
В герметичном металлическом цилиндрическом сосуде с гофрированными стенками, позволяющими изменять объем сосуда и газа в нем, находится определенное количество газа. Под действием внешней силы происходит уменьшение объема газа, и, согласно закону Бойля - Мариотта, увеличивается давление газа и связанная с ним сила давления газа. При определенном уменьшении объема газа внешняя сила уравновесится силой давления газа - наступит устойчивое равновесие.
Литература
1. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике.- М.: Наука, 1968.
2. Савельев И.В. Курс общей физики.- М.: Наука, 1977.- Т.1. Механика, молекулярная физика.- С.275-276.
3. Киттель Ч. Введение в физику твердого тела.- М.: Наука, 1978.- С.790.
| Стартовая страница О системе Технические требования Синтез Обучающий модуль Справка по системе Контакты | |
 |
|
| Copyright © 2008 РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина | |
