등 코릭 과정은 이상 기체의 상태가 어떻게 변화 할 수 있는지를 설명하는 몇 가지 이상적인 열역학 과정 중 하나입니다. 밀폐 된 용기에서 일정한 부피로 가스의 거동을 설명합니다. 이 상황에서 에너지가 추가되면 가스의 온도 만 변합니다. 주변 환경에서는 작동하지 않습니다. 따라서 모터가 회전하지 않고 피스톤이 움직이지 않으며 유용한 출력이 발생하지 않습니다.
Isochoric 프로세스는 무엇입니까?
등 코릭 과정 (때때로 isovolumetric 또는 isometric process라고도 함)은 일정한 부피에서 발생하는 열역학적 과정입니다. 부피가 변하지 않기 때문에 압력과 온도의 관계는 일정한 값을 유지합니다.
이것은 이상 기체 법칙으로 시작하여 이해할 수 있습니다.
PV = nRT
어디 피 가스의 절대 압력입니다. V 볼륨, 엔 가스의 양, 아르 자형 이상 기체 상수 (8.31 J / mol K) 티 온도입니다.
볼륨이 일정하게 유지되면이 법칙을 재정렬하여 피 ...에 티 또한 상수 여야합니다.
\ frac {P} {T} = \ text {constant}
압력과 온도의 비율을 수학적으로 표현하면 다음과 같이 알려져 있습니다. Gay-Lussac의 법칙, 1800 년대 초 프랑스 화학자 이름을 따서 명명되었습니다. 때때로 압력 법칙이라고도 불리는이 법칙의 또 다른 결과는 예측 능력입니다. 다음 방정식을 사용하여 등 코릭 과정을 거치는 이상 기체의 온도 및 압력 :
\ frac {P_1} {T_1} = \ frac {P_2} {T_2}
어디 피1 과 티1 가스의 초기 압력과 온도, 피2 과 티2 최종 값입니다.
압력 대 온도 그래프 또는 PV 다이어그램에서 등 코릭 프로세스는 수직선으로 표시됩니다.
테프론 (PTFE), 비 반응성이며 지구상에서 가장 미끄러운 물질 항공 우주에서 요리에 이르기까지 산업은 등각 기법으로 인해 우연히 발견되었습니다. 방법. 1938 년 DuPont의 화학자 Roy Plunkett는 저장하기 위해 여러 개의 작은 실린더를 설치했습니다. 냉동 기술에 사용되는 테트라 플루오로 에틸렌 가스는 극도로 냉각되었습니다. 낮은 온도.
Plunkett가 나중에 하나를 열었을 때 실린더의 질량은 변하지 않았지만 가스가 나오지 않았습니다. 그는 조사를 위해 튜브를 잘게 쪼개서 내부를 코팅하는 흰색 분말을 보았는데, 이는 나중에 매우 유용한 상업적 특성을 가지고 있음이 입증되었습니다.
Gay-Lussac의 법칙에 따르면 온도가 급격히 감소하면 가스의 상 변화를 시작하라는 압력도 증가했습니다.
등각 과정과 열역학 제 1 법칙
열역학의 첫 번째 법칙은 시스템 내부 에너지의 변화가 시스템에 추가 된 열에서 시스템에 의해 수행 된 작업을 뺀 것과 같다고 말합니다. (즉, 에너지 입력에서 에너지 출력을 뺀 값입니다.)
이상 기체에 의해 수행되는 작업은 압력에 부피 변화를 곱한 값으로 정의됩니다.ΔV (또는 PdV). 볼륨이 변하기 때문에 ΔV는 등 코릭 과정에서 0이지만 가스에 의한 작업은 수행되지 않습니다.
따라서 가스 내부 에너지의 변화는 단순히 추가 된 열의 양과 같습니다.
의 예 거의 isochoric 프로세스는 압력솥입니다. 밀폐 된 상태에서는 내부의 부피가 변할 수 없으므로 열을 가하면 압력과 온도가 모두 빠르게 증가합니다. 실제로 압력솥은 약간 팽창하고 일부 가스는 상단의 밸브에서 방출됩니다.
열 엔진의 등각 프로세스
열 엔진은 일종의 작업을 수행하기 위해 열 전달을 이용하는 장치입니다. 그들은 순환 시스템을 사용하여 추가 된 열 에너지를 기계적 에너지 또는 운동으로 변환합니다. 예로는 증기 터빈과 자동차 엔진이 있습니다.
Isochoric 프로세스는 많은 일반적인 열 엔진에서 사용됩니다. 그만큼 오토 사이클예를 들어, 자동차 엔진의 열역학적 사이클은 점화 중 열 전달 과정, 즉 파워 스트로크를 설명합니다. 엔진 피스톤을 움직여 차를 움직이고 열을 방출하고 피스톤을 시작 위치로 되 돌리는 압축 행정 위치.
오토 사이클에서 첫 번째와 세 번째 단계 인 열의 추가와 방출은 등각 과정으로 간주됩니다. 사이클은 가스의 부피 변화없이 열 변화가 순간적으로 발생한다고 가정합니다. 따라서 작업은 파워 및 컴프레션 스트로크 단계 동안에 만 차량에서 수행됩니다.
오토 사이클을 사용하는 열 엔진이 수행 한 작업은 다이어그램의 곡선 아래 영역으로 표시됩니다. 열 추가 및 방출의 등 코릭 과정이 발생하는 곳 (수직선)은 0입니다.
이와 같은 등각 과정은 일반적으로 되돌릴 수없는 과정입니다. 열이 추가되면 시스템을 원래 상태로 되 돌리는 유일한 방법은 작업을 수행하여 열을 제거하는 것입니다.
기타 열역학 프로세스
Isochoric 프로세스는 과학자와 엔지니어에게 유용한 가스의 거동을 설명하는 몇 가지 이상적인 열역학 프로세스 중 하나입니다.
사이트의 다른 곳에서 더 자세히 논의되는 다른 일부는 다음과 같습니다.
등압 과정: 이것은 일정한 압력에서 발생하며 스토브에 물을 끓이거나 성냥을 비추거나 공기를 흡입하는 제트 터빈을 비롯한 많은 실제 사례에서 일반적입니다. 이는 대부분의 경우 누군가가 파스타를 만드는 부엌과 같은 지역에서 지구 대기의 압력이 많이 변하지 않기 때문입니다. 이상 기체 법칙이 적용된다고 가정하면 온도를 부피로 나눈 값은 등압 공정에 대한 상수 값입니다.
등온 과정: 일정한 온도에서 발생합니다. 예를 들어, 냄비 꼭대기에서 물이 끓는 것과 같은 상 변화 동안 온도는 일정합니다. 냉장고는 또한 등온 공정을 사용하며 산업 응용 분야는 Carnot Engine입니다. 전체 온도를 일정하게 유지하려면 추가 된 열이 작업시 손실 된 열과 같아야하기 때문에 이러한 프로세스는 느립니다. 이상 기체 법칙이 적용된다고 가정하면 압력 시간 부피는 등온 공정에 대한 상수 값입니다.
단열 과정: 기체 나 유체의 부피 변화로 주변과 열이나 물질 교환이 없습니다. 대신 단열 과정의 유일한 출력은 작업입니다. 단열 과정이 발생할 수있는 두 가지 경우가 있습니다. 어느 쪽이든 프로세스가 너무 빨리 발생하여 열이 전체 시스템 안팎으로 전달되지 않습니다. 가스 엔진의 압축 행정 또는 단열이 잘된 용기에서 발생합니다. 전혀 장벽.
여기에 설명 된 다른 열역학 프로세스와 마찬가지로 어떤 프로세스도 실제로 단열되지는 않지만이 이상에 대한 근사치는 물리학 및 공학에서 유용합니다. 예를 들어 압축기, 터빈 및 기타 열역학 기계의 일반적인 특성은 단열입니다. 효율성: 기계가 출력하는 실제 작업과 실제 작업을 수행 한 경우 출력 할 작업의 비율 단열 과정.