Uczeń, jak każdy człowiek, chce umieć coś zrobić samodzielnie Przemiana adiabatyczna Spisy zadań Rozwiązane zadania z fizyki szkolnej - gimnazjum i szkoły ponadgimnazjalne (licea i technika) Przemiana adiabatyczna gazu doskonałego Gaz doskonały dwuatomowy został poddany przemianie adiabatycznej, w wyniku której nastąpiła zmiana wszystkich parametrów gazu. Znamy parametry początkowe i ciśnienie końcowe (po przemianie). Wyznaczyc pozostałe parametry gazu (objętość i temperaturę).

Spis treści strony

W przemianie adiabatycznej nie ma wymiany ciepła z otoczeniem.

Rozpatrzymy przemianę adiabatyczną gazu o cząsteczce dwuatomowej. Jest to pewna modyfikacja modelu gazu doskonałego.

W pierwotnym modelu gazu doskonałego zakładamy brak struktury wewnętrzej cząsteczki - cząsteczki są kuleczkami o bardzo małych rozmiarach. Kuleczki te są idealnie sprężyste. Cząsteczki gazu jednoatomowego wykonują więc tylko ruch postępowy - nie ma tam obrotów. W ruchu postepowym cząsteczki mozna wyróżnić trzy niezależnie kierunki - trzy stopnie swobody.

Wprowadzenie cząsteczki dwuatomowej jest orzybliżeniem bliższym gazom rzeczywistym. Tylko gazy szlachetne występują w postaci cząsteczek jednowatomowych. W zwykłych warunkach gazy takie jak wodór, tlen, azot, chlor i inne nieszlachetne będące pierwiastkami chemicznymi występują w postaci cząsteczek dwuatomowych

W cząsteczkach dwuatomowych oprócz ruchu postępowego musimy uwzględnić obroty cząsteczki wokół dwóch osi. Osie te są prostopadłe do prostej łączącej środko atomów tworzących cząsteczkę.

Mówimy, że cząsteczki dwuatomowe mają pięć stopni swobody - trzy stopnie swobody przypadają na ruch postępowy i dwa stopnie swobody przypadają na ruch obrotowy.

Energia jednej cząsteczki składa się więc z energii ruchu postępowiego i energii ruchu obrotowego. Średnio na jeden stopień swobody przypada taksa ama energia.

Przemiana adiabatyczna gazu doskonałego opisana jest równaniem w którym iloczyn ciśnienia gazu (występuje w pierwszej potędze) i objętości podniesionej do potęgi kappa jest stały.

Wykładnik potęgi - kappa - jest ilorazem ciepła molowego gazu w przemianie izobarycznej przez ciepło molowe gazu w przemianie izochorycznej.

Współczynnik adiabaty - kappa - jest zawsze większy od jedności. Dla gazów doskonałych jednoatomowych kappa przyjmuje wartość 5/3, dla gazów doskonałych dwuatomowych kappa przyjmuje wartość 7/5, a dla gazów o cząsteczce zbudowanej z trzech i więcej atomów współczynnik kappa jest równy 4/3.

Dla wyznaczenia temperatury gazu po przemianie adiabatycznej trzeba zastosować równanie stanu gazu doskonałego lub równanie Clapeyrona.

Dla wyznaczenia jednego z parametrów stanu gazu doskonałego o stałej masie musimy znać dwa pozostałe. W równaniu adiabaty związane są ścisłe ze sobą dwa parametry. Znając więc stan początkowy gazu i jedną z wielkości wystepujących w równaniu adiabaty możemy określić drugą.

Znając więc nowe ciśnienie w przemianie adiabatycznej możemy obliczyć temperaturę w tym stanie.

Podobnie znając objętość gazu po przemianie adiabatycznej możemy określić nowe ciśnienie i nową temperaturę.

Przemiana adiabatyczna jest przemianą, w której zmieniają się wszystkie trzy parametry stanu gazu.

Przemiana adiabatyczna wymaga zastosowania zbiornika o ściankach nie przewodzących ciepła. Uzyskanie takiego urządzenia jest możliwe tylko w pewnym przybliżeniu. Jednym ze sposobów jest wykorzystanie własności przemiany adiabatycznej - zachodzi ona bardzo szybko.

Dobrym przybliżeniem adiabatycznej przemiany jest rozprężanie się gazów - spalin w silnikach spalinowych samochodów, samolotów oraz roprężanie się dwutlenku węgla z gaśnicy śniegowej.

Temperaturę gazu w przemianie adiabatycznej możemy wyrazić za pomocą zależności (wzorów) zawierających ciśnienie w obu stanach i temperaturę w stanie wyjściowym oraz stałą kappa. Do obliczeń liczbowych wzory te są bardzo złożone. Warto wykorzystać wtedy kalkulator naukowy lub arkusz kalkulacyjny.

Okazuje się, że do obliczeń nie jest konieczna znajomość ciśnienia w wartościach bezwzględnych - wystarczy informacja o tym jak zmieniło się ciśnienie - ile razy wzrosło lub zmalało oraz znajomość temperatury gazu w stanie wyjściowym

Ze wzoru na temperaturę gazu po przemianie adiabatycznej wynika, że wzrost temperatury związany jest ze wzrostem ciśnienia gazu, a zmniejszenie się ciśnienia gazu w wyniku przemiany adiabatycznej oznacza spadek temperatury.

Wzrost objętości gazu w przemianie adiabatycznej prowadzi do obniżenia temperatury gazu.

ATOM, Mechanika, OPTYKA, grawitacja, Elektrostatyka, Magnetyzm, Prąd elektryczny, Energia, Szybkość ruchu, Kinematyka, RUCH PO OKRĘGU, Dynamika, Elektromagnetyzm,     ATOM, Mechanika, OPTYKA, grawitacja, Elektrostatyka, Magnetyzm, Prąd elektryczny, Energia, Szybkość ruchu, Kinematyka, RUCH PO OKRĘGU, Dynamika, Elektromagnetyzm,  

Potrzebujesz pomocy z historii starożytnej?

Oto kilka przydatnych linków

Starożytny Rzym

Ancient Rome - po angielsku

Starożytny Egipt

Starożytna Grecja

Ancient Greece - po angielsku

4. 2011-12-23