НЕФТЬ-ГАЗ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
На главную >>


Теперь на нашем сайте можно за 5 минут создать свежий реферат или доклад

Скачать книгу целиком можно на сайте: www.nglib.ru.

Предложения в тексте с термином "Расширение"

Отметим, что важную роль в расширении области применимости теории играет высокая диэлектрическая проницаемость воды.

Экспериментальная проверка, усовершенствования и расширения границ применения.

ходят без проделывания полезной работы (кроме pV-работы по расширению или сжатию системы).

Воздух —167,3 —13,5 3,4 19,0 а Значения В, приведенные здесь, относятся к расширению р\' т?

Соотношение между В, С дли этого расширения и В', С' для расширения имеет вид

Рассчитать работу, затраченную на расширение газа против внешнего давления (стр.

Рассчитать затраченную работу и изменение пнутреннсй энергии при изо термическом обратимом расширении идеального-газа [уравнение (2.

Как и в случае 25-орбитали, это приводит к увеличению энергии электрона в этом состоянии, так как возросшая кривизна способствует росту кинетической энергии и расширению областей, где волновая функция имеет более высокую потенциальную энергию.

Расчет работы расширения газа.

3) к расширению и сжатию газов.

Четпертый атом приводит к появлению четвертой молекулярной орбптали; на этой стадии можно видеть, что общин эффект постепенного увеличения числа атомов состоит в некотором расширении интервала энергий орбнталсй и, кроме того, в увеличении числа орбитальных энергий в этом интервале.

В этом случае сила, движущая поршень наружу, больше и преобладает тенденция к расширению.

До сих пор все рассмотрение было основано на молекулярно-орбнталыюн теории химической связи, и это было представлено как естественное расширение идей, развитых для атомов, на молекулы.

который проходит поршень в течение бесконечно малого расширения (запишем его как dV), и поэтому работа, произведенная системой над атмосферой, равна -}-pexdV.

Свободное расширение в вакуум.

Если рех = 0, то, следовательно, газ, не производит работы по расширению, так как ничто не толкает поршень в обратную сторону: dw—Q на каждом участке, поэтому о.

Расширение против постоянного давления.

Общая работа, произведенная над системой при расширении от V| до Vt, есть сумма (интеграл) этих последовательных равных вкладов: = _ f />edV= —

Обратимое расширение.

112 аткабатнческого расширения 105, пыхоча металла 429 ларяжсння ионов 351 изотермического расширения 111 максимальная 74, 111 механическая 65 поденная 160 приведенная 84 •электрическая 70

Планка 425 Раствор идеальный 238 разбавленный 238 неэлектролита 31 регулярный 261 электролита 30 Растпоримость вещества 247 Расширение в вакуум 70 обратимое 72 прогни постоянного давления 70 Реакции биологические 283 экзотермические 118, 291 эндотермические 118, 291 Реакционная способность 538 Реальные газы 44, 180 летучесть 181 стандартные состояния 185 Резонанс 552 ионно-ковалснтный 552 Рефрижератор Линде 101 Рефрижерация 211 Ряд Клебша — Гордана 461, 495

Это и есть обратимая ситуация в полном термодинамическом смысле, так как бесконечно малое изменение осуществляет перемену направления процесса: вместо расширения происходит сжатие.

Изменение рсх на бесконечно малую величину не сделает его меньше внутреннего давления, и поэтому в данном случае расширение в термодинамическом смысле является необратимым изменением-.

Если расширение заключенного в объем газа происходит обратимо, то это обязательно значит, что на каждой стадии расширения внешнее давление только на бесконечно малую величину меньше внутреннего.

Но внутреннее давление может изменяться в процессе расширения.

Эта процедура может быть проиллюстрирована путем рассмотрения изотермического расширения, если взять в качестве рабочего вещества идеальный газ.

Расширение можно сделать изотермическим, поддерживая тепловой контакт между системой и окружением.

При изотермическом расширении Т постоянна, т.

Следовательно, работа по расширению от Vi до Vi при температуре Т может быть найдена подстановкой уравнения (2.

Когда конечный объем газа больше начального (при расширении), VilVi больше единицы; это значит, что логарифм положителен, и поэтому w отрицательна.

Изотермическое обратимое расширение

Уравнение показывает, что работа, произведенная при обратимом изотермическом расширении системы, есть площадь поверхности под изотермой p = nRT/V (рис.

4, который соответствует случаю необратимого расширения против фиксированного внешнего давления.

Чем ближе система к равновесию (при котором тенденция к расширению и сжатию точно сбалансирована), тем больше можно полу___________2.

Свободное расширение происходит быстро, но это не может принести практической пользы.

Обратимое расширение происходит бесконечно медленно, но производит максимальное количество работы.

Это не максимально возможное количество работы, потому что иассматривалось расширение против постоянного внешнего поля.

Следовательно, Ср не будет такой же, как Су, так как нужно учесть работу, проделанную системой: теплота превращается в работу расширения, а не расходуется исключительно на повышение температуры системы.

Работа, затраченная на испарение, равна работе расширения при превращении жидкой воды в водяной пар, или — рДУ, где ДУ — изменение объема.

Мы должны уметь рассчитывать работу расширения реальных газов.

В случае обратимого расширения или сжатия необходимо знать, как давление зависит от объема замкнутой системы.

Прежде всего рассчитайте работу, проделанную при изотермическом обратимом расширении газа, который удовлетворяет вирпальному уравнению состояния

Рассчитайте: а) работу обратимого изотермического расширения при этой температуре, б) работу расширения против постоянного давления 1 атм и в) работу расширения, предположив, что аргон ведет себя идеально.

Полезно посмотреть, как эти параметры влияют на работу изотермическою обратимого расширения.

Постройте на одном графике индикаторные диаграммы для изотермического расширения: а) идеального газа, б) вандсрваальсова газа, для которого b — Q и о=4,2 зд6-атм/мо.

Покажите, что работа изотермического обратимого расширения вандер-ваальсова газа ложе!

Различие можно проиллюстрировать, обратившись к изменениям, которые сопровождают расширение и сжатие газа или любого другого пригодного вещества.

— Т, Vi, так что обшее изменение соответствует изотермическому расширению.

1) Путч I- Свободное необратимое расширение против нулевого внешнего давления с последующим тритоном теплоты в количестве, необходимом для уста-новления постоянной температуры.

Обратимое изотермическое расширение с последующим соответствующим притоком теплоты.

3), что U не изменяется при изотермическом расширении идеального газа: ДС'=0, так как (<Э[//с!

Последний дифференциальный коэффициент этого уравнения представляет собой скорость изменения объема с увеличением температуры (при постоянном давлении); изобарная способность к расширению, или изобарный коэффициент теплового расширения, определяется как a.

При 300 К изобарный коэффициент теплового расширения неона равен 3,3 • 10~3 К"1, а меди — 5,01 -Ю-5 К"1.

Джоуль полагал, что он может измерить (dU/dV)j-, определяя изменение температуры газа при его расширении в вакууме.

При расширении в вакуум никакой работы не было произведено; поэтому ш = 0.

Система (газ) не приняла и не отдала нисколько теплоты, так как температура бани не изменилась при изотермическом расширении; поэтому д=0.

Таким образом, при изотермическом расширении газа U не изменяется.

Последний дифференциальный коэффициент выглядит как нечто нам уже знакомое, но было бы лучше, если бы его можно было превратить в (дУ/дТ)р — коэффициент теплового расширения, введенный на стр.

расширение было адиабатическим.

Расширение адиабатическое, и поэтому dT/dp — грачиеит при постоянной энтальпии.

при отрицательном dp; в этом случае при расширении газ охлаждается.

при расширении газ нагревается.

Газы, нагревающиеся при расширении (цдт<0^.

Рефрижератор Линде работает на том принципе, что ниже температуры инверсии газ при расширении охлаждаегся.

Поскольку тепловое расширение жидкостей п твердых веществ невелико, можно предположить, что для них Ср и Су но существу равны.

Работа адиабатического расширения.

2 было показано, что работа, произведенная над системой при ее обратимом расширении, равна

Мы рассматривали это выражение для случая изотермического расширения идеального газа; здесь мы могли связать р с V через выражение p = nRT/V, a Т была постоянной.

Получаем очень простой результат; он показывает, чго работа, произведенная над системой при ее адиабатическом расширении, пропорциональна разности температур.

23) справедливо для всех видов адиабатического расширения ' или сжатия идеального газа, обратимого или необратимого!

Следовательно, необходимо учитывать различие в величинах ЛГ, когда расширение проводится необратимо и обратимо п термически изолированной системе.

Если расширение происходит против нулевого внешнего давления, оно не производит работы.

Эго соответствует особому случаю, копа расширение и изотермическое, и аша-батическое.

Если расширение происходит против фиксированного внешнего давления, оно производит работу /ЗехАК- Работа, произнесенная над системой, в этом случае равна сс> = — рех\У- Это также общее заключение, сделанное нами при первоначальном обсуждении работы; оно не зависит от того, адиабатически или изотермически происходит расширение.

Этот результат можно использовать для расчета падения температуры при адиабатическом расширении.

Приравняв — pexAV и С-г&Т (последняя величина является также выражением для работы), можно найти \Т тля необратимого расширения:

Отметим, что, если Л К положительно (расширение), температура системы надает; это регулируется знаками, язык которых нужно научиться понимать.

Расширение адиабатическое и необратимое против постоянного внешнего язвления, поэтому применяем уравнение (3.

В каждом случае при расширении температура падала, так как тепловая энергия выделялась в пичс работы.

Гепсрь рассмотрим обратимое расширение.

Равновесие с внутренним, причем единственное отличие от изотермического обратимого расширения состоит в том, что газ не может принимать теплоту от окружения.

идеальным газом при его адиабатическом и обратимом расширении от V\ до Vi,.

Какова конечная температура, сколько работы проделано при расширении и каково изменение внутренней энергии?

Птикаторная диаграмма для изотермического и ачпабагнческого обратимого расширения идеального газа.

чцт, что с увеличением объема р уменьшается быстрее (р~1/Уу; такая кривая называется адиабатой), чем в случае изотермического расширения (р= — 1/V; рис.

При изо термическом расширении теп-лога постоянно притекает в систему, и поэтому давление падает не так сильно, как при термически изолированном адиабатическом расширении.

Используя условия предыдущего примера, найдите конечное давление газа и изменение энтальпии и процессе расширении.

Если бы расширение было изотермическим, то конечное давление было бы 0,5 атм и изменение энтальпии было бы равно нулю.

При необратимом расширении внешнее давление меньше, чем внутреннее (п расширение происходит с некоторой заметной •скоростью).

При изотермическом расширении температура рабочего газа устанавливается благодаря притоку теплоты в систему из термостата, представляющего собой внешний мир.

При адиабатическом расширении теплота не переходит в систему, но работа производится.

Но должно ли расширение быть адиабатическим или обратимым изотермическим?

Во-первых, в изотермическом процессе теплота постоянно притекает в систему при ее расширении, и поэтому внутреннее давление не так сильно падает, как в адиабатическом процессе: машина частично, но постоянно заправляется горючим.

Во-вторых, имеется специальная иллюстрация этого различия в случае идеального газа: при изотермическом расширении р падает медленнее, чем при адиабатическом.

5 для расширения одного и того же количества газа от V\ до V\, начиная с одинаковой температуры Tt.

Для любого вида расширения любого вещества работа, проделанная над системой при ее изменении от Vi до V(, дастся выражением • г — J где /э0д — внешнее давление—зависит от того, как осуществляется изменение.

Расширение против вакуума

Расширение против постоянного давления рп

Обратимое расширение или сжатие

98) и шобарного коэффициента расширения а (стр.

Покажите, что приведенные коэффициенты сжатия и расширения вапдерваальсова газа связаны соотношением 8хг=аг(31/г—1J.

Эго важный параметр, так как он указывает условия, при которых рсаль ный газ при адиабатическом расширении меняет свое попечение и вместо того, чтобы нагреваться, начинает охлаждаться.

При проектировании рефрижератора необходимо знать, насколько падает температура при адиабатическом расширении холодильной жичкости.

Измерение падения температуры при расширении от начальных давлении р\ в среду с давлением 1 атм при 0°С привсчо к счсдугощнм результатам:

При расширении поршень выталкивается на 20 см.

Найдите значения in, q, Д/f, Д1/ н \Г для такого расширения.

При расширении температура упала от 298,15 до 248.

CI1JHO температуры при адиабатическом расширении.

, а после расширения оно стало 613,85 мм рт.

Наиднте изменение внутренней энергии и энтальпии фтороуглерода при расширении, описанном в задаче 3.

Используйте этот метод, чтобы найти АН тля обратимого адиабаТ)мескогэ расширения идеального газл.

,2, Вывести выражение для изменения энтропии при изотермическом расширении идеального газа [уравнение (5.

Во-исрвых, идеальный газ спонтанно расширяется в вакуум; однако, если это расширение изотермично, внутренняя энергия не изменяется (см.

Теперь можно рассчитать изменение энтропии при изотермическом расширении идеального газа от V\ до W =K In (cV,)"— Kin = A'K(lncVf— lncVi) = = NK\n(V[/Vi).

Это согласуется с ранее сделанным выводом, что естественной, спонтанной тенденцией идеального газа является расширение до наибольшего объема.

Более показателен тест, устанавливающий, что термодинамическое и статистическое определения тают одинаковый результат для изменения энтропии идеального газа при изотермическом расширении.

3), количество теплоты, поглощенное идеальным газом при его изотермическом и обратимом расширении от V, до Vf при температуре Т, равно (Отметим, что наличие п подтверждает экстенсивность q.

Вычислите изменение энтропии, происходящее при расширении до 1000 см3 и одновременном нагревании до 100 °С аргона, содержащегося в контейнере объемом 500 см3 при 25 °С и давлении 1 атм.

Перпая состоит в изотермическом расширении от V\ до Vt, за ней следует нагревание от 7"i до Т\ при постоянном объеме.

Отметим, что не нужно знать, как в действительности происходит расширение и нагрспание: 5 — функция состояния и поэтому не зависит от процесса изменения системы из одного состояния в другое.

Расчет изменения энтропии для необратимого и обратимого расширения идеачьного газа (рех=0 в первом случае).

Возьмем в качестве примера изотермическое расширение идеального газа от Vj до Vj.

Теперь изменим объем окружающей среды путем адиабатического обратимого расширения.

Проиллюстрируем это па примере обратимого и необратимого изотермического расширения идеального газа.

Во время процесса расширения все находится о равновесии, поэтому температура окружающей срсчы такая же, как н температура газа в системе.

м расширении от V\ до Vt систе

Если расширение изотермично, то V не изменяется.

Здесь dw06p — максимальная работа системы, и она включает работу расширения (—pdV) и, вероятно, некоторые другие внчы работы (например, работу передвижения электронов по цепи).

Рассчитайте изменение энтропии в системе, в окружающей среде и во вселенной, происходящее при удвоении объема 14 г газообразного азота при комнатной температуре при а) изотермическом обратимом расширении, б) изотермическом необратимом расширении и в) адиабатическом обратимом расширении.

Первая стадия цикла включает Зратпмое изо i ерническое расширение то р', V, Ть.

Следующая стадия — обратимое адиабатическое расширение до р", V", Тс.

предыдущую задачу), но стадию изотермического обратимого расширения замените на необратимое изотермическое расширение против давления р'.

Последний результат показывает, что внутренняя энергия вандерваальсова газа возрастает при изотермическом расширении и что этот рост обусловлен параметром а, который связан с силами притяжения между молекулами: при большем объеме притяжение между молекулами меньше.

Коэффициент Джоуля для свободного расширения газа опрсдечяется вы-раженнем ц.

Затем вычислите, сколько теплоты должно перейти к 1 молю вандсрпааль-:ова газа при его обратимом и изотермическом расширении от V'i до V(.

Отсюда найдите теплоту обратимого изотермического сжатия жидкости или твср-аого вещества с постоянным изобарным коэффициентом расширения а при увеличении давления от р, до pi.

Газы могут быть сжижены путем расширения Джоуля — Том-сона ниже их температуры инверсии, и можно достичь температур-вплоть до ~4 К (точка кипения гелия) без особых трудностей.

8 установите, что бы вы могли наблюдать, если образец двуокиси углерода при начальных условиях 1 аты и 2Р8 К подвергается изменениям по счедующему циклу: а) изобарное нагревание до 320 К, б) изотермическое сжатие до 100 атм, в) изобарное охлаждение до 298 К, г) изотермическое расширение до 80 атм, д) изобарное охлаждение до 210 К, е) изотермическое расширение до 1 атм и ж) изобарное нагревание до 298 К.

Тепловое расширение газов количественно было изучено вначале Шарлем (1787 г.




Главный редактор проекта: Мавлютов Р.Р.
oglib@mail.ru