Cet article traite en détail de l'exemple adiabatique qui signifie des exemples de processus adiabatique. Un processus adiabatique est l'un des nombreux processus thermodynamiques importants.
Le terme adiabatique signifie aucun transfert de chaleur et de masse. Dans un processus adiabatique, aucun transfert de chaleur ou de masse n'a lieu à travers les parois ou les limites du système.
Qu'est-ce qu'un processus adiabatique ?
An adiabatique Le processus est un type de processus thermodynamique dans lequel il n'y a pas de transfert de chaleur et de masse entre le système et son environnement, c'est-à-dire qu'aucune quantité de chaleur ou de masse ne peut sortir ou entrer dans le système.
Le transfert d'énergie d'un système adiabatique se fait sous forme de travail effectué. Le transfert de chaleur est interdit par les parois adiabatiques du système. Le fluide de travail à l'intérieur du système peut effectuer un travail en déplaçant les parois du système d'avant en arrière ou de haut en bas. Par exemple piston.
Mathématiquement, un processus adiabatique peut être représenté comme :
Del Q= 0 et Del m = 0
Où Q représente transfert de chaleur
Et
m représente le transfert de masse
Quel est le travail effectué dans le processus adiabatique?
Peu de paramètres sont nécessaires pour calculer le travail effectué dans adiabatique processus. Ces paramètres sont des rapports spécifiques, des températures de début et de fin du processus ou des valeurs de pression de début et de fin du processus.
Mathématiquement,
Le travail effectué dans le système adiabatique est donné par-
W = R/1-γ x (T2 - T1)
Où,
Y est le rapport de chaleur spécifique
R est la constante universelle des gaz
T1 est la température avant le début du processus adiabatique
T2 représente la température après l'achèvement du processus adiabatique
Applications des hypothèses adiabatiques
Prénom loi de la thermodynamique pour un système fermé peut être écrit comme, dU=QW. Où, U est l'énergie interne du système, Q est le transfert de chaleur et W est le travail effectué par le système ou sur le système.
- Si le système a des parois rigides, le volume ne peut pas être modifié, donc W=0. Et les parois ne sont pas adiabatiques, alors l'énergie s'ajoute en terme de chaleur telle que la température monte.
- Si le système a des parois rigides telles que la pression et le volume ne changent pas, alors le système peut subir un processus isochore pour le transfert d'énergie. Dans ce cas également, la température augmente.
- Si le système a des parois adiabatiques et des parois rigides, alors l'énergie est ajoutée dans un travail de volume de pression non visqueux et sans frottement où aucun changement de phase n'a lieu et seule la température augmente, c'est ce qu'on appelle un processus isentropique (ou processus d'entropie constante). C'est un procédé idéal ou procédé réversible.
- Si les parois ne sont pas adiabatiques, un transfert de chaleur a lieu. Il en résulte une augmentation du caractère aléatoire du système ou de l'entropie du système.
Exemple de processus adiabatiques
La température du gaz augmente lors de la compression adiabatique et la température du gaz diminue lors de la détente adiabatique.
Une discussion détaillée est donnée sur le refroidissement adiabatique et chauffage adiabatique dans la section ci-dessous.
Refroidissement adiabatique– Lorsque la pression d'un système isolé adiabatique est diminuée, le gaz se dilate, provoquant un travail du gaz sur l'environnement. Cela se traduit par une diminution de la température. Ce phénomène est responsable de la formation de nuages lenticulaires dans le ciel.
Chauffage adiabatique- Lorsque le travail est effectué sur un système isolé adiabatique, la pression du système augmente et donc la température augmente. Le chauffage adiabatique trouve son applications dans le moteur diesel lors de la compression coup pour augmenter la température de la vapeur de carburant suffisamment pour l'enflammer.
Exemple de compression adiabatique
Supposons les données du moteur à essence pendant sa course de compression comme-
Volume de cylindre non compressé - 1 L
Ratio de chaleur spécifique-7/5
Taux de compression du moteur - 10:1
Température du gaz non comprimé - 300K
Pression de gaz non comprimé - 100kpa
Calculer la température finale après compression adiabatique.
La solution au problème ci-dessus peut être donnée comme-
P1V1γ = C = 6.31Pa.m.21/5
Aussi, les
P2V2γ = C = 6.31Pa.m.21/5 = Px (0.0001m3)7/5
Ainsi, la température finale peut être trouvée en utilisant l'équation ci-dessous-
T = PV/constante = 2.51 x 106 x 10-4m3/0.333Pa.m3K-1
Tracer les adiabatiques
Adiabat est la courbe d'entropie constante sur le diagramme PV. L'axe Y indique la pression, l'axe P et X indique le volume, V.
- Semblables aux isothermes, les adiabatiques s'approchent également des axes P et V de manière asymptotique.
- Chaque isotherme et adiabatique se coupent une fois.
- L'isotherme et l'adiabate se ressemblent, sauf pendant l'expansion libre où une adiabatique a une inclinaison plus prononcée.
- Les adiabatiques sont orientées vers l'est nord-est si les isothermes sont orientées vers le nord-est.
Les adiabatiques peuvent être montrées dans le diagramme ci-dessous-
Générique de l'illustration: Pi août, Entropie et température, CC BY-SA 3.0
Les courbes rouges représentent les isothermes et les courbes noires représentent les adiabatiques.
Exemples de processus adiabatiques dans l'industrie
Il y a plusieurs endroits où le processus adiabatique peut avoir lieu. La exemples de processus adiabatique sont comme indiqué ci-dessous-
- La libération d'air d'un pneumatique est un exemple de compression de gaz avec génération de chaleur.
- Buses, compresseurs et turbines utilisent l'efficacité adiabatique pour leur conception. Cela peut être considéré comme les applications les plus importantes du processus adiabatique.
- Le pendule oscillant dans un plan vertical est un parfait exemple de processus adiabatique.
- L'oscillateur harmonique quantique est également un exemple de processus ou de système adiabatique.
- La glacière empêche la chaleur d'entrer ou de sortir du système. C'est aussi un exemple de système adiabatique.
Différence entre processus isotherme et adiabatique
La différence entre processus isotherme et le processus adiabatique est donné ci-dessous-
| Processus isotherme | Processus adiabatique |
| Le processus isotherme est un processus dans lequel la température du système ne change pas. L'ensemble du processus se déroule à température constante. | Le processus adiabatique est un processus thermodynamique dans lequel aucun transfert de chaleur n'a lieu entre le système et l'environnement, ce qui signifie qu'il n'y a pas d'échange de chaleur à travers les parois du système. |
| Le travail effectué est dû au transfert de chaleur net dans le système. | Le travail effectué est dû au filet énergie interne changer à l'intérieur du système. |
| La température ne peut pas être modifiée. | La température peut être variable dans le processus adiabatique. |
| Un transfert de chaleur peut avoir lieu. | Le transfert de chaleur ne peut pas avoir lieu. |
Que se passe-t-il lorsqu'une bouteille contenant un gaz à haute pression explose ?
Chaque fois qu'une bouteille contenant du gaz à haute pression s'expose. Le subit deux types de changements. Ils sont-
- Changement adiabatique irréversible.
- La température du gaz diminue en raison de la dilatation.
Relation pression-température pour un processus adiabatique
La pression et la température sont liées l'une à l'autre par l'équation discutée dans la section ci-dessous.
La relation entre la pression et la température nous permet de calculer plus facilement la température si les points de pression sont donnés ou la pression si les points de température sont donnés.
La relation entre la température et la pression est donnée par :
T2/T1 = (P2/P1)γ-1/γ
Où, T2 est la température finale après le processus
T1 est la température avant processus adiabatique
P2 est la pression finale
P1 est la pression initiale
Salut… Je m'appelle Abhishek Khambhata, j'ai poursuivi des études de B. Tech en génie mécanique. Au cours de mes quatre années d'ingénierie, j'ai conçu et piloté des véhicules aériens sans pilote. Mon point fort est la mécanique des fluides et le génie thermique. Mon projet de quatrième année était basé sur l'amélioration des performances des véhicules aériens sans pilote grâce à la technologie solaire. J'aimerais entrer en contact avec des personnes partageant les mêmes idées.