Kjemi

Carnots syklus

Carnots syklus


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Kompetanseområde - termodynamikk

Den hypotetiske prosessen beskrevet av den franske fysikeren SadiCarnot danner grunnlaget for den senere formulerte 2. lov (2. termodynamikk).

Carnot-syklusen består av to isotermiske og to adiabatiske endringer i tilstanden til en ideell gass (ideelle gasser):

EN.B: isotermisk ekspansjon ved temperatur T1>T2 (ideell gass tar mengden varme Q1 på):

Q1=R.T1lnV2V1>0R.=generell gasskonstantV1,V2=molare volumer

B.C: Adiabatisk ekspansjon (ingen varmeveksling):

W.1=C.V(T2T1)<0

C.D: Isotermisk kompresjon ved temperatur T2<T1 (ideell gass gir mengden varme Q2 borte):

Q2=R.T2lnV4V3<0V3,V4=molare volumer

D.A: Adiabatisk kompresjon (ingen varmeveksling):

W.2=C.V(T1T2)>0

Mekanisk energi genereres eller forbrukes i alle fire fasene av prosessen. Den totale mekaniske energien som oppnås etter å ha kjørt gjennom syklusen, avhenger bare av mengden varme som tilføres og fjernes eller av temperaturen til varmereservoarene:

η=|W.|Q=Q1Q2Q1=T1T2T1<1Q1>Q2η=Effektivitet|W.|=Mengde arbeid oppnåddQ=tilført varme

Ved temperaturer høyere enn 0 K er Carnot-effektiviteten alltid under 1. Dette betyr at det ikke finnes noen reell maskin som bare trekker ut varme fra et reservoar i løpet av en syklus og omdanner det fullstendig til arbeid (umulighet for en evighetsbevegelse av den andre typen) . Carnot-syklusen representerer den ideelle sekvensen til en varmemotor; kjøres i motsatt retning, er det en ideell varmepumpe / kjøler:

εw=|Q|W.=Q1Q1Q2=T1T1T2=1ηεk=QW.=Q2Q1Q2=T2T1T2εw=Fortjenestefigur for en varmepumpe|Q|=Mengde varme som spresW.=innspillsarbeidεk=Fortjenestefigur for en kjølemaskinQ=tilført varmeW.=innspillsarbeid

Læringsenheter hvor begrepet behandles

Termodynamikkens andre lov - varmemotorer45 min.

KjemiFysisk kjemitermodynamikk

Et viktig delområde av termodynamikk omhandler spørsmålet om hvor mye arbeid som kan genereres fra en gitt varme. Svaret ditt virker for kjemikeren langt unna sin vitenskap. Imidlertid førte det på 1800-tallet til termodynamikkens andre lov og den omfattende tilstandsvariabelen entropi, som viste seg å være grunnleggende for teorien om kjemisk likevekt og som nå er en hjørnestein i kjemisk termodynamikk. Læringsenheten tar for seg det sentrale i denne utviklingen, Carnot-maskinen. Den tilhører den klassiske pedagogiske kanonen til naturviteren, ettersom den førte til entropien og den termodynamiske temperaturskalaen.

Termodynamiske maskiner90 min.

KjemiFysisk kjemitermodynamikk

I læringsenheten vises først de ulike syklusprosessene, for eksempel Carnot-prosessen, Stirling-prosessen, Joule- eller Brayton-prosessen, Ericson-prosessen og Otto og Diesel-syklusen. Effektiviteten til prosessene beregnes deretter i hvert enkelt tilfelle. Varmepumper og dampmaskiner presenteres og de ulike typene sammenlignes med hverandre.


Termodynamisk syklus

som Sirkulær prosess I termodynamikk betegner man en sekvens av endringer i tilstanden til et arbeidsmedium (væske, damp, gass - vanligvis kalt væske) som oppstår periodisk, hvorved den opprinnelige tilstanden, karakterisert ved tilstandsvariablene (se også grunnleggende ligning, termodynamisk potensial) , slik som u. & # 160a. Trykk, temperatur og tetthet. De er tekniske prosesser, hovedsakelig for å konvertere varme til arbeid (f.eks. i forbrenningsmotorer) eller for oppvarming og kjøling ved å påføre arbeid (varmepumpe, kjøleskap).


Beskrivelse

Forløpet av Carnot-prosessen kan tenkes på en slik måte at en væske (gass eller damp) vekselvis er i kontakt med et varmereservoar med konstant høy temperatur (for å absorbere varme) og et kaldt reservoar med konstant lavere temperatur (for å avgi varme) hvorved den vekselvis komprimeres ved påføring av mekanisk arbeid og ekspanderer igjen med frigjøring av mekanisk arbeid. I det reversible tilfellet tilsvarer forskjellen mellom absorbert og avgitt varme området som er omsluttet av syklusen i T-s-diagrammet. Det er nøyaktig lik det totale mekaniske arbeidet som er oppnådd. Etter at prosessen er fullført, går gassen tilbake til sin opprinnelige tilstand, dvs. & # 160t. alle tilstandsvariabler, for eksempel temperatur T, Press s, Volum V og indre energi U er like store som de var i begynnelsen av prosessen. Prosessen kan tenkes som en ideell varmemotor (med klokken i Ts-diagrammet) eller som en ideell varmepumpe eller kjølemaskin (mot klokken), hvorved det tekniske arbeidet som oppnås i varmepumpeprosessen kan brukes uten tap til å forbedre varmeenergiprosessen Varmen som avgis fra kaldvarmereservoaret (miljø) - sammen med drivverket til varmepumpen (rektangulært område) omdannet til varme - for å "pumpe opp" tilbake i det varme varmemagasinet. På grunn av denne reversibiliteten kalles prosessen reversible utpekt. Med et periodisk opererende maskinsystem vil prosessen kun kunne gjennomføres med et spesielt høyt innsatsnivå og kun ca. Angående en prosess med gasser: Det er ingen kompressorer og ingen ekspansjonsmaskiner som også gjør at varme kan overføres i én operasjon, slik at temperaturen holder seg konstant. Angående prosessen med våt damp: Det finnes våte dampturbiner, men ingen kompressorer som komprimerer våt damp til væske. I tillegg oppstår friksjonstap i alle maskiner og i alle strømningsprosesser.


Beskrivelse av Stirling-syklusen

Stirling-syklusen som finner sted i STIRLING-motorer (varmluftsmotorer) består av to isotermiske og to isokoriske tilstandsendringer som føres gjennom etter hverandre. Gassen som brukes som drivmiddel (luft eller helium som brukes i dag) regnes som den ideelle gassen og prosesskontrollen antas å være reversibel.
Hvis prosessen er brutt ned i sine fire delprosesser, vil p-V-Diagram forklarer hvordan en STIRLING-motor fungerer.

(1) Isoterm ekspansjon: I utgangspunktet A har gassen som tjener som arbeidsmedium
den høye temperaturen T 1, det høyeste trykket p 1 og volumet V 1.
For å oppnå ekspansjon ved konstant temperatur må varme Q 1 tilføres gassen. Dette er hentet fra en varm ekstern varmeakkumulator. Ved endring til tilstand B øker gassen i volum. Arbeidet er gjort, stempelet beveger seg utover. Mens temperaturen holder seg konstant i denne delprosessen, reduseres trykket. Varmen som tilføres for tilstandsendringen er:

Q 1 = N ⋅ k ⋅ T 1 ⋅ ln V 2 V 1

(2) Isokorisk kjøling: I punkt B stoppes varmetilførselen og gassen avkjøles til temperatur T 2. For dette formål frigjøres varmen Q 2 til utsiden. Denne prosessen skjer uten å endre volumet, så det blir ikke gjort noe arbeid. I tilstand C når gassen det laveste trykket.
Varmen som avgis per mol av gassen er.

Q 2 = C V (T 2 - T 1) C V molar varmekapasitet ved konstant volum T absolutt temperatur

(3) Isotermisk kompresjon: Ved endring fra C til D reduseres volumet av gassen til konstant temperatur. Dette øker trykket. Det må brukes arbeid på denne delprosessen. Den resulterende varmen ledes til et kaldt eksternt varmelager (miljø).
Varmen som avgis er:

Q 3 = N ⋅ k ⋅ T 2 ⋅ ln V 2 V 1

(4) Isokorisk oppvarming: Ved punkt D har gassen nådd sitt opprinnelige volum og varmes nå opp igjen til temperatur T 1. Til dette formålet tilføres varme med konstant volum. Trykket øker i denne delprosessen. Gassen er tilbake i sin opprinnelige tilstand A.

Varmen som spres og tilføres under de isokoriske tilstandsendringene er den samme, siden samme mengde gass avkjøles eller varmes opp i hvert tilfelle. Arbeidet som frigjøres til utsiden skyldes forskjellen mellom tilført og frigjort varme i de isotermiske delprosessene:

Her Q 1 & gt Q 2, siden den isotermiske ekspansjonen skjer ved en høyere temperatur enn den isotermiske kompresjonen.
Det mekaniske arbeidet som kan utføres av en STIRLING-motor bestemmes av området som er omsluttet av isotermene og isokorene. Den kan varieres ved å endre temperatur- og volumforskjellene.


Eksempel for syklus med klokken

Hvis en gass utvider seg fra tilstand 1 til tilstand 2, vil negativt volumendringsarbeid W sendte inn.

Så la oss anta at en gass er oppvarmet og volumet av forhøyet. Trykket er konstant ved p = 103 325 Pa.
Hvis vi legger verdiene i formelen får vi:


Carnot-prosess i T-S-diagrammet

Siden vi er inne p-V diagram dessverre ikke den overførte varmeenergien, men bare det arbeidet som er gjort kan utlede, la oss vurdere det T-S diagram. I denne er temperaturen ca entropi anvendt. Fra Endring i entropi vi kan senere beregne den tilførte eller fjernede varmeenergien ved å bruke følgende formel:

Siden det også er en reversible, jevn prosess handlinger, gjelder .

Med p-V diagrammet vi lærte at Område under kurvene de utført arbeid tilsvarer. I tilfelle av T-S diagram det samme gjelder, bare for dem Termisk energi. Hvis vi legger inn tilstandsendringene i T-S-diagrammet, får vi begge Temperaturnivåer T1 og T2.

De to isotermer Tilstandsendringer skjer ved samme temperatur og siden entropien endres, kommer det til Varmeoverføring. I diagrammet er dette pilene fra og fra .

  • For endring av tilstanden til isotermisk kompresjon 1 - & gt 2 gjelder med formelen ovenfor:

Basert på Diagram vi ser at entropi i tilstand 1 tilsvarer verdien S_2 og i tilstand 2 verdien godtar. Med disse Begrensninger for integrering oppstår for Termisk energi en mer negativt Verdi. må utskrives.

  • I isotermisk ekspansjon 3 - & gt 4 den tilførte termiske energien er beskrevet som:

Både isentropisk Endringer av tilstand 2 - & gt 3 og 4 - & gt 1 endrer Temperatur, mens Entropien forblir den samme. I diagrammet vårt må du se på linjene herfra og fra se på.

La oss knytte denne kunnskapen til formelen vår , så kan vi konkludere med det ingen varmeveksling med Omgivelser tar plass (). Varmen Q levert34 minus den avledede varmen Q12 tilsvarer nå Varme, som legges til systemnettet og i Nettverk er konvertert.

Nyttig arbeid med Carnot-prosessen

Etter å ha gått gjennom Carnot-prosessen, overgir alle seg Tilstandsvariabler på deres opprinnelig verdi en. Følgelig er endring i indre energi over tid samme null sett (dU = 0). For forbindelse slutten Arbeid W og Varme Q gjelder:

de Nyttig arbeid består av medfølgende og avledet varme av Carnot-prosessen. Det nyttige arbeidet beregnes som følger:


Beskrivelse

Forløpet av Carnot-prosessen kan tenkes på en slik måte at en væske (gass eller damp) vekselvis er i kontakt med et varmereservoar med konstant høy temperatur (for å absorbere varme) og et kaldt reservoar med konstant lavere temperatur (for å avgi varme) hvorved den vekselvis komprimeres ved påføring av mekanisk arbeid og ekspanderer igjen med frigjøring av mekanisk arbeid. I det reversible tilfellet tilsvarer forskjellen mellom absorbert og avgitt varme området som er omsluttet av syklusen i T-s-diagrammet. Det er nøyaktig lik det totale mekaniske arbeidet som er oppnådd. Etter at prosessen er fullført, går gassen tilbake til sin opprinnelige tilstand, dvs. & # 160t. alle tilstandsvariabler, for eksempel temperatur T, Press s, Volum V og indre energi U er like store som de var i begynnelsen av prosessen. Prosessen kan tenkes som en ideell varmemotor (med klokken i Ts-diagrammet) eller som en ideell varmepumpe eller kjølemaskin (mot klokken), hvorved det tekniske arbeidet som oppnås i varmepumpeprosessen kan brukes uten tap til å forbedre varmeenergiprosessen Varmen som avgis fra kaldvarmereservoaret (miljø) - sammen med drivverket til varmepumpen (rektangulært område) omdannet til varme - for å "pumpe opp" tilbake i det varme varmemagasinet. På grunn av denne reversibiliteten kalles prosessen reversible utpekt. Med et periodisk opererende maskinsystem vil prosessen kun kunne gjennomføres med et spesielt høyt innsatsnivå og kun ca. Angående en prosess med gasser: Det er ingen kompressorer og ingen ekspansjonsmaskiner som også gjør at varme kan overføres i én operasjon, slik at temperaturen holder seg konstant. Angående prosessen med våt damp: Det finnes våte dampturbiner, men ingen kompressorer som komprimerer våt damp til væske. I tillegg oppstår friksjonstap i alle maskiner og i alle strømningsprosesser.


Sirkulær prosess

En syklus er en periodisk sekvens av termodynamiske endringer i tilstanden til et medium (væske eller gass), der starttilstanden nås igjen og igjen.

Mengdene volum (V ), trykk (p ), temperatur (T ) og indre energi (U ) kan svinge under individuelle tilstandsendringer. Etter en fullstendig kjøring når de imidlertid alltid startverdiene ( ( Delta V = Delta p = Delta T = Delta U = 0 )).

Sirkulære prosesser kan representeres i tilstandsdiagrammer som p-V-diagrammet.

Sirkulære prosesser danner grunnlaget for varmemotorer. Hvis en syklus kjøres gjennom med klokken i tilstandsdiagrammet, omdannes varme til arbeid (f.eks. i motorer). Hvis en syklus kjøres mot klokken, forbrukes arbeidet og varme transporteres (varmepumpe). Sirkulære prosesser kan derfor brukes til å utføre arbeid eller til kjøling eller oppvarming.

Det er mange forskjellige syklusprosesser, f.eks. B.:

Effektiviteten til en maskin som går gjennom en syklus er beskrevet av effektivitetsgraden.


Treffpunkt-naturwissenschaft.com

Kjære besøkende, velkommen til: treffpunkt-naturwissenschaft.com. Hvis dette er ditt første besøk på denne siden, vennligst les gjennom hjelpen. Der blir driften av denne siden forklart deg mer detaljert. Du bør også registrere deg for å kunne bruke alle funksjonene på denne siden. Bruk registreringsskjemaet for å registrere deg eller finne ut mer om registreringsprosessen. Hvis du allerede har registrert deg tidligere, kan du registrere deg her.

Harve

Registreringsdato: 3. november 2015

Søndag 13. desember 2015, 11:43

Syklus prosess grafisk representasjon

Du har en ideell gass, som går gjennom en syklus over 3 tilstander. ABC.

1. Isoterm ekspansjon fra V_A til V_B

2. Isokor trykkøkning fra p_B til p_C

3. Isobarisk kjøling fra T_C til T_A

Jeg burde skissere syklusforløpet i et pV-diagram

Og så igjen i sammenligning i et VT-diagram

Først av alt skal jeg lese det grunnleggende om sirkulære prosesser

Auwi

Registreringsdato: 9. mars 2013

Søndag 13. desember 2015, 12:13

Harve

Registreringsdato: 3. november 2015

Mandag 14. desember 2015, kl. 06.56

Sitat fra & raquoAuwi & laquo

Auwi

Registreringsdato: 9. mars 2013

Mandag 14. desember 2015, kl. 11.00

Harve

Registreringsdato: 3. november 2015

mandag 14. desember 2015, 12:21

Sitat fra & raquoAuwi & laquo

Harve

Registreringsdato: 3. november 2015

Søndag 20. desember 2015, 17:08

Ny syklusprosess. Luft (forutsatt to atomgasser)

p1 = 1bar, T1 = 293K, V1 = 0,05 m ^ 3

1. trinn: Gass komprimeres isotermisk til 4bar
og deretter
Trinn 2: isobarisk utvidet til volum V3.

3. trinn adiabatisk ekspansjon hvor tilstand 1 nås igjen. Alle endringer i staten registreres som
antas å være reversibel.

Oppgaver:
Skisse i tilstandsdiagrammet.

Bestem verdien av V og T i tilstand 3

Hvor stor andel av den absorberte varmen fra trinn 2 er etter slutten av syklusen som arbeid på miljøet
blitt gitt?

Hvilken brøkdel av den absorberte varmen kunne med en Carnot-syklus,
som fungerer mellom de samme temperaturene T1 og T3 kan gjøres om til arbeid?


Beskrivelse Sirkulær prosess

I denne videoen vil du bli kjent med syklusprosessen for varmemotorer og kjølere. Vi starter med den grunnleggende funksjonaliteten til en varmemotor og finner ut at det enkle prinsippet ikke kan forklare den permanente funksjonen. Varmemotorer fungerer med jevne mellomrom. For dette er det nødvendig at du har en kjøler. Den kontinuerlige sekvensen av oppvarming og kjøling gjør driften av varmemotorer mulig. Deres operasjon er beskrevet av et p-V-diagram. Prosessen som beskrives her representerer en lukket kurve over tilstandene som passeres, og omtales derfor som en syklusprosess. I den siste delen ser vi på varmemotorer som termiske energiomformere. Vi lærer at sirkulære prosesser kan være med og mot klokken. Følgelig har du å gjøre med varmemotorer eller kjølere. Ha det gøy!

Avskrift Sirkulær prosess

Hei og hjertelig velkommen. Denne videoen handler om syklusprosessen. Du kjenner tilstandsendringer og tilstandsvariabler. Etterpå vil du vite om periodisk arbeidende maskiner, syklusen i begge retninger, funksjonaliteten til en varmemotor og representasjonen av syklusen i indikatordiagrammet. Filmen består av fire deler. Først: Hvordan en varmemotor fungerer. For det andre: varmemotorer fungerer med jevne mellomrom. For det tredje: syklusprosessen. Og for det fjerde: varmemotorer som termiske energiomformere. Først: Hvordan en varmemotor fungerer. Vi husker: Varmemotorene inkluderer dampmotorer, Stirling-motorer, også kjent som varmluftsmotorer, og forbrenningsmotorer som dieselmotorer og gassturbiner. Når man undersøker prosessene termodynamisk, tar man hensyn til gasser. Til en god tilnærming kan dette aksepteres som et ideal. Dette betyr at den generelle gassligningen gjelder for disse gassene. La oss ta en titt på en slik varmemotor. For at det skal fungere, trenger du et varmt reservoar med temperatur T1. Du trenger også et kaldt reservoar med temperatur T2, med varmemotoren i mellom. Varme, Q1, kommer inn i varmemotoren fra det varme reservoaret. Dette reduseres til varme Q2, som kommer inn i det kalde reservoaret. Varmemotoren produserer arbeid fra varmeforskjellen, W. Vi bemerker. Arbeid skapes gjennom varmeoverføring. Trapattoni ville si: «Jeg er ferdig!» Men det er nok ikke tilfredsstillende. Fordi varmemotoren går fra varm til kald og står stille. Det trodde vi ikke. Men hvordan skal problemet løses? Det er bare én vei ut. For det andre: varmemotorer fungerer med jevne mellomrom. La oss ta en enkel stempelmotor som modell. Ved oppvarming skyves rullesteinen ut av sylinderen. Volumet i sylinderrommet øker. Maksimalt volum er nå nådd. Nå begynner en kjøler å virke. Når det kjøles ned, synker volumet jevnt. Dette fortsetter til det opprinnelige, minimale volumet er nådd igjen. Og slik fortsetter det hele tiden. Volumøkning, volumreduksjon. Ved oppvarming, ved nedkjøling. Oppvarming, med tilhørende ekspansjon og avkjøling, med tilhørende kompresjon, veksles med jevne mellomrom. Følgende bemerkning er svært viktig. En varmemotor trenger en kjøler for i det hele tatt å kunne jobbe periodisk. Periodisk betyr syklisk. Og syklisk betyr sirkulær. For det tredje: syklusprosessen. Sirkulære prosesser foregår i varmemotorer. Som en ekte sirkel. Men også der syklusen beskriver en annen form. Arbeidet til en varmemotor kan beskrives med en lukket kurve. Vanligvis gjøres dette grafisk ved å plotte P over V. Kurven for varmemotoren kalles et indikatordiagram. Denne kurven er et eksempel på en syklus. En syklus er sekvensen av forskjellige endringer i tilstanden til et termodynamisk system med en retur til den opprinnelige tilstanden. En, to og tre er visse tilstander i syklusen. Statsendringer skjer i mellom. Syklusens retning skal løpe mens jeg markerer den. La oss for eksempel anta at en er start og mål. Syklusprosessen skal kjøre fullstendig. En hel syklus, fra én til én. Det følger at verken den indre energien, temperaturen, eller trykket eller volumet, opplever endringer. For det fjerde: varmemotorer som termiske energiomformere. Det er to retninger for syklusen. Mesteparten av tiden har du å gjøre med en syklus med klokken. Det er en varmemotor. Den andre muligheten er at du har å gjøre med en sirkulær prosess mot klokken. Så har du en kjøler. Jeg vil gjerne illustrere det første tilfellet med et eksempel i indikatordiagrammet. Prosessen er preget av fire tilstander. Den er med klokken. Følgelig er det en varmemotor. Varmemotoren bruker den interne energien til et energilager. Den går gjennom en syklus med klokken. Varmemotoren utfører mekanisk arbeid. Arbeidet som utføres av systemet er lik differansen mellom varmetilførselen og varmen som avgis. | W | = | Qzu | - | Qab |. Det gjelder for hver syklus. Og nå et indikatordiagram for et eksempel på det motsatte. Denne gangen går syklusen i motsatt retning. Syklusen er mot klokken. Vi har altså å gjøre med en kjølemaskin. Kjølere, det er forutsetningen, er preget av en syklus mot klokken. I kjølere transporteres varme fra det kalde energilageret til det varme energilageret. For dette er det nødvendig at mekanisk arbeid leveres. Arbeidet som gjøres på systemet er lik forskjellen mellom fjernet og tilført varme. Det gjelder for hver syklus. Det var en annen film av André Otto. Jeg ønsker deg alt godt og lykke til. Ha det.


Video: AROLFEST. UselessMouth u0026 KVEN. День 9 (Juli 2022).


Kommentarer:

  1. Geary

    the sympathetic answer

  2. Tim

    Hiiii)) I smile from them

  3. Hanisi

    I think he is wrong. Jeg er sikker. Skriv til meg i PM, det snakker med deg.

  4. Neka

    Som en variant, ja

  5. Richman

    I can recommend to visit to you a site on which there are many articles on this question.

  6. Collis

    I den er det noe.Takk for hjelpen i dette spørsmålet, hvordan kan jeg takke deg?

  7. Udo

    Tusen takk for din støtte. Jeg burde.



Skrive en melding