Prawo gazu doskonałego mówi, że $ pV = nRT $. Tak więc przy kompresji, jednym ze sposobów na zwiększenie ciśnienia, które zmniejsza objętość, czy rzeczywiście można zwiększyć temperaturę?
Nie ma dla mnie sensu, że można podnosić temperaturę, to znaczy dodawać do energii kinetycznej cząsteczek, po prostu zwiększając ciśnienie, ciśnienie, czyli siłę wywieraną na gaz z otoczenia. Czy ktoś może wyjaśnić tę sprzeczność?
Komentarze
- ciśnienie nie oznacza siły wywieranej na gaz przez otoczenie, to jest siła wywierana przez gaz na ściankach pojemnika podzielony przez powierzchnię ściany.
- Ok, w porządku, wystarczy odpowiedź na temat sformułowania
- Karl, czy mówisz, że , w adiabatycznej kompresji gazu doskonałego w układzie zamkniętym (np. w izolowanym cylindrze z tłokiem) nie ma zmiany wewnętrznej energii lub temperatury gazu?
- Naprawdę. Następnie prosimy o skomentowanie następujących kwestii w przypadku adiabatycznej odwracalnej zmiany głośności: $ dU = nC_vdT = -PdV = – \ frac {nRT} {V} dV $. A więc $ d \ ln T = – \ frac {R} {C_v} d \ ln V $. Tak więc, gdy głośność spada, temperatura rośnie.
- Pomieszałem swobodne rozszerzanie i odwracalną kompresję / rozszerzanie.
Odpowiedź
Myślę, że pytasz „dlaczego temperatura gazu może wzrosnąć, gdy go sprężasz, nawet jeśli butla jest adiabatyczna, więc ciepło nie może dostać się do gazu?” Kiedy poruszasz tłokiem w celu sprężenia gazu, pracujesz nad gazem na styku z tłokiem. Tłok porusza się w kierunku gazu, a cząsteczki gazu, które zderzają się z tłokiem, odlatują z większą średnią prędkością niż wtedy, gdy przybyły. Więc ich średnia energia kinetyczna rośnie. Gdyby doszło do ekspansji, tak że tłok oddalałby się od gazu, zderzające się cząsteczki odleciałyby z niższą średnią energią kinetyczną.
Komentarze
- Kto powiedział coś o współczynniku kompresji? Ostatecznie to tylko całkowita ilość pracy determinuje zmianę temperatury, ale ' jest po prostu równa całce siły na jednostkę powierzchni na czole tłoka szybkość zmiany objętości (współczynnik kompresji) dt. Wiesz, dla procesu adiabatycznego $ \ Delta U = – \ int {P_ {ext} dV} $, gdzie dla gazu doskonałego U = U (T).
- Trzymam się tego, co ja powiedział.
- Czy mówisz o idealnym gazie lub powietrzu? W przypadku powietrza przynajmniej częściowo powodem jest to, że cząsteczki przyciągają się nawzajem i nie jest to idealne rozwiązanie. Czy temperatura idealnego gazu wzrosłaby? (Tak czy inaczej PV = nRT, nie mówi, że zmiany T nie są.) Dobre pytanie, na które nie ma odpowiedzi tutaj ani nigdzie indziej, co mogłem znaleźć.
- @Tuntable Mam na myśli zarówno gazy rzeczywiste, jak i idealne. Oczywiście temperatura idealnego gazu również wzrosłaby. PV-nRT nie jest jedyną cechą gazu doskonałego, która ma znaczenie. W grę wchodzi również pierwsza zasada termodynamiki, a dla gazu doskonałego energia wewnętrzna jest funkcją temperatury. Czy przeczytałeś moje komentarze do posta OP '?
- Nie jest wcale jasne, czy temperatura idealnego gazu wzrośnie, przynajmniej nieznacznie. Jasne, zwiększenie ciśnienia zwiększa entalpię, ale entalpia wynosi T + PV. Jeśli jesteś pewien, że podwyższa temperaturę gazu doskonałego, to o ile? Czy masz formułę lub odniesienie?
Odpowiedź
Gdybyś miał sposób na zwiększenie ciśnienia bez zmiana objętości, to tak, temperatura wzrosłaby zgodnie z prawem gazu doskonałego. W rzeczywistości większość sprężania ma miejsce poprzez zmniejszenie objętości lub zwiększenie N, więc wpływ temperatury jest trudny do bezpośredniego zauważenia, ponieważ inne rzeczy też się zmieniają.
Ciśnienie w PV = nRT to siła wywierana przez gaz na ścianach pojemnika. Wraz ze wzrostem temperatury cząsteczki poruszają się szybciej, a zatem mają większe prędkości, a więc większy pęd, a tym samym większą siłę, gdy zderzają się ze ścianami, więc ciśnienie wzrasta.
Komentarze
- Rozumiem, co mówisz i zgadzam się. Tak, prawo gazu doskonałego mówi, że dzieje się to w teorii, ale czy w rzeczywistości zachodzi to bez zmiany objętości lub liczby atomów?
- Jak można skompresować gaz bez zmiany jego objętości? Kompresja oznacza zmniejszenie objętości.
- Komentowałem ideę zmiany ciśnienia bez objętości, a nie kompresji.
- Przy stałej objętości należy dodać ciepło, aby podnieść temperaturę tak, aby ciśnienie może wzrosnąć. Wzrost temperatury jest przyczyną, a wzrost ciśnienia jest skutkiem, a nie odwrotnie.
- Ok, tak, do tego doszedłem w poprzednim komentarzu. Dzięki!
Odpowiedź
Wszyscy wiemy, że bryły mają rozmiar obronny i oczywiście mają wolumen obronny. Ciecz ma wyraźną objętość, ale nie ma kształtu. Gazy nie mają kształtu ani objętości. Gaz zajmie dostępną objętość pojemnika. Cząsteczki wykorzystują dostępną wolną przestrzeń do swojego ruchu.
Zatem w gazach można zewnętrznie zmienić stopień swobody ich cząsteczek. Zwiększając objętość pojemnika, zwiększasz stopień swobody cząsteczek gazu. I na odwrót również jest to prawdą.
Wracając do pytania, kiedy zmniejszasz stopień swobody cząsteczek (zmniejszając objętość pojemnika), ze względu na ograniczenie ich ruchliwości, nadmiar energii resztkowej musi być rozdawane (cały system dąży do minimalizacji stanu energii). Naturalnie gaz staje się gorący, aby wymienić nadwyżkę energii na otoczenie. (Większość naturalnej wymiany energii odbywa się za pomocą energii cieplnej).