Общее уравнение дифференциального джоуль-томсоновского эффекта.

↑

⇐ ПредыдущаяСтр 10 из 25Следующая ⇒

2.1.2 Общее уравнение дифференциального джоуль-томсоновского эффекта.

Для процесса дросселирования дифференциальное уравнение энтальпии при независимых переменных Р и T должно быть приравнено к нулю:

 (2.11)

Для идеального газа .  Исходя из уравнения состояния

реального газа Ван-дер-Ваальса, можно вычислить значение :

Здесь  при 0 °С;  и  - приведенные температура и объем.

Это уравнение действительно для всей области применения уравнения Ван-дер-Ваальса. Из уравнения видно, что щ различно для различных газов при одинаковых приведенных состояниях (в него входит отношение ).

2.1.3 Физическая сущность джоультомсоновского эффекта.

Уравнение (2.11) может быть представлено для изотермического эффекта дросселирования как

или

Правую часть уравнения можно представить в другом виде:

Подставив значения P из уравнения Ван-дер-Ваальса  , после интегрирования получим:

(2.13)

Из уравнения (2.13) видно, что эффект Джоуля - Томсона обуславливается:

1) работой, связанной с разностью степени сжатия среды до и после расширения , и 2) работой против внутренних сил притяжения отдельных молекул газа. По Ван-дер-Ваальсу они определяются как . При любом увеличении объема газа расстояние между молекулами увеличивается и молекулами совершается работа.

Существование сил межмолекулярного притяжения определяет выделение добавочного (по сравнению со сжатием идеального газа) количества тепла при сжатии газа. Естественно, что при расширении газа существование этих притяжений, когда нет теплообмена с окружающей средой, вызывает охлаждение. Работа против внутренних сил проявляется всегда вне зависимости от того, каким способом производится расширение, так как эта работа против сил притяжения молекул определяется только расстоянием между молекулами, т.е. объемами газа до и после расширения.

Итак, джоультомсоновский эффект при дросселировании ах зависит от двух работ:

1) работы, связанной с изменением PV;

2) работы против внутренних сил притяжения молекул.

Поэтому можно написать .

Для определения арт находят значение  как угол наклона кривой постоянного теплосодержания на диаграмме PV-P.  находят как разность экспериментально определенной величины  и вычисленной . Основной величиной в общем эффекте  является , которая всегда положительна (вызывает охлаждение газа). Величина же  в зависимости от условий и природы газа может иметь положительное или отрицательное значение. В зависимости от этого  будет либо больше ,  либо меньше.

В большинстве случаев  имеет отрицательное значение и, следовательно, . Однако во всех случаях абсолютное значение а мало и обычно не превышает 10-15 % значения .

Познавательные статьи:



Формы дистанционного обучения

Передача мяча двумя руками снизу

Значение правильной осанки для жизнедеятельности человека

Основные ошибки при выполнении передач мяча на месте