Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника



Эффект Джоуля-Томсона в газе Ван-дер-Ваальса.




Читайте также:
  1. I блок 9. Профессиональное становление личности. Условия эффективного профессионального самоопределения.
  2. II. Состав, порядок определения баллов оценки качественных критериев и оценки эффективности на основе качественных критериев
  3. III. Состав, порядок определения баллов оценки и весовых коэффициентов количественных критериев и оценки эффективности на основе количественных критериев
  4. Pегулирование внешних эффектов
  5. А. выбор инвестиционной стратегии, анализ рынка, формирование портфеля, пересмотр портфеля и анализ эффективности;
  6. А9. ОЦЕНКА И АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФИРМЫ. ФОРМУЛА ДЮПОНА
  7. Абсолютные показатели оценки эффективности капитальных вложений.
  8. Анализ движения, технического состояния и эффективности использования основных средств
  9. Анализ и оценка обобщающих и частных показателей эффективности торговой деятельности.
  10. Анализ использования и эффективности использования материальных ресурсов на предприятии.

Из уравнения Ван-дер-Ваальса

найдем производную

Так какфункция одной переменной , то

.(3.9.1)

Подставив выражение (3.9.1) в (3.8.15), получим

.(3.9.2)

Если выражение, стоящее в числителе формулы (3.9.2) равно нулю

,(3.9.3)

то и т. е. газ Ван-дер-Ваальса в дроссель-эффекте не изменяет температуру.

Температуру, удовлетворяющую равенству (3.9.3), называют температурой инверсии и обозначают :

.(3.9.4)

На рис. 55 представлена зависимость температуры инверсии от молярного объема (кривая инверсии).

Р и с. 55

Любая точка на кривой инверсии с координатами ( ) определяет исходные (до проталкивания через дроссель) молярный объем и температуру рабочего вещества. Следовательно, после просачивания вещества с такими начальными параметрами через дроссель его температура не изменится и останется равной .

Если величина, стоящая в квадратной скобке формулы (3.9.2), больше нуля, что равносильно неравенству

,(3.9.5)

то и Это означает, если исходная температура рабочего вещества , то в дроссель-эффекте газ Ван-дер-Ваальса охлаждается, и, таким образом, всем точкам, расположенным ниже кривой инверсии отвечает положительный эффект Джоуля – Томсона (рис. 55).

Наоборот, всем точкам расположенным выше кривой инверсии, начальная температура газа которых , коэффициент Джоуля – Томсона и , т. е. газ Ван-дер-Ваальса при этом нагревается (отрицательный дроссель-эффект).

Если выполняется условие т. е. объем, занимаемый самими молекулами, значительно меньше объема газа, то, как следует из формулы (3.9.4),

(3.9.6)

Из сравнения выражений для критической температуры и температуры инверсии (3.9.6) следует, что

(3.9.7)

Из последнего соотношения видно, что температура инверсии для всех веществ значительно больше критической. Приведем экспериментальные значения температуры инверсии для некоторых веществ: для углекислого газа – 1500 К, для кислорода – 893 К, для азота – 621 К, для воздуха – 603 К, для водорода – 204 К, для гелия – 40 К.

Для всех газов, кроме водорода и гелия, температуры инверсии значительно выше комнатной температуры. Поэтому эти газы, взятые при исходной температуре, равной комнатной, будут всегда охлаждаться при дроссель-эффекте. У водорода и гелия температура инверсии намного меньше комнатной, поэтому они при дросселировании нагреваются. Следовательно, для получения положительного дроссель-эффекта ( ) необходимо предварительное глубокое охлаждение водорода и гелия.



В заключение заметим, что процесс Джоуля – Томсона является существенно необратимым. В самом деле, из выражения (3.8.11) при следует:

(3.9.8)

Так как при дроссель-эффекте всегда , то из последнего соотношения вытекает, что , что указывает на необратимость указанного процесса.


Дата добавления: 2015-04-18; просмотров: 6; Нарушение авторских прав







lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2021 год. (0.015 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты