Este artículo discute en detalle sobre el ejemplo adiabático que significa ejemplos de proceso adiabático. Un proceso adiabático es uno de los muchos procesos termodinámicos importantes.
El término adiabático significa que no hay transferencia de calor ni de masa. En un proceso adiabático, no se produce ninguna transferencia de calor o masa a través de las paredes o los límites del sistema.
¿Qué es un proceso adiabático?
An adiabático El proceso es un tipo de proceso termodinámico en el que no hay transferencia de calor y masa entre el sistema y sus alrededores, por lo que no hay cantidad de calor o masa que pueda salir o entrar al sistema.
La transferencia de energía de un sistema adiabático tiene lugar en forma de trabajo realizado. La transferencia de calor está prohibida por las paredes adiabáticas del sistema. El fluido de trabajo dentro del sistema puede realizar el trabajo moviendo las paredes del sistema hacia adelante y hacia atrás o hacia arriba y hacia abajo. Por ejemplo pistón.
Matemáticamente, un proceso adiabático se puede representar como:
Del Q = 0 y Del m = 0
Donde Q representa transferencia de calor
Y
m representa la transferencia de masa
¿Qué se realiza en el proceso adiabático?
Se requieren pocos parámetros para calcular el trabajo realizado en adiabático proceso. Estos parámetros son la relación específica, las temperaturas de inicio y finalización del proceso o los valores de presión de inicio y finalización del proceso.
Matemáticamente,
El trabajo realizado en el sistema adiabático viene dado por-
W = R/1-γ x (T2 - T1)
Dónde,
Y es la proporción de calor específico
R es la constante universal de los gases
T1 es la temperatura antes del inicio del proceso adiabático
T2 representa la temperatura después de la finalización del proceso adiabático
Aplicaciones de supuestos adiabáticos
Nombre ley de la termodinámica para un sistema cerrado se puede escribir como, dU=QW. Donde, U es la energía interna del sistema, Q es la transferencia de calor y W es el trabajo realizado por el sistema o sobre el sistema.
- Si el sistema tiene paredes rígidas, el volumen no se puede cambiar, por lo tanto, W = 0. Y las paredes no son adiabáticas, entonces la energía se agrega en términos de calor de manera que la temperatura aumenta.
- Si el sistema tiene paredes rígidas de modo que la presión y el volumen no cambian, entonces el sistema puede experimentar un proceso isocórico para la transferencia de energía. También en este caso, la temperatura aumenta.
- Si el sistema tiene paredes adiabáticas y paredes rígidas, entonces la energía se agrega en un trabajo de volumen de presión no viscoso y sin fricción donde no se produce ningún cambio de fase y solo aumenta la temperatura, esto se denomina proceso isentrópico (o proceso de entropía constante). Es un proceso ideal o proceso reversible.
- Si las paredes no son adiabáticas, se produce una transferencia de calor. Esto da como resultado un aumento en la aleatoriedad del sistema o en la entropía del sistema.
Ejemplo de procesos adiabáticos
La temperatura del gas aumenta cuando tiene lugar la compresión adiabática y la temperatura del gas disminuye cuando tiene lugar la expansión adiabática.
Se da una discusión detallada sobre el enfriamiento adiabático y calentamiento adiabático en la sección de abajo.
Enfriamiento adiabático- Cuando se reduce la presión de un sistema aislado adiabático, el gas se expande y hace que el gas trabaje en los alrededores. Esto da como resultado una disminución de la temperatura. Este fenómeno es responsable de la formación de nubes lenticulares en el cielo.
Calentamiento adiabático Cuando se realiza trabajo en un sistema adiabático aislado, la presión del sistema aumenta y, por lo tanto, aumenta la temperatura. El calentamiento adiabático encuentra su aplicaciones en motores diesel durante la compresión carrera para aumentar la temperatura del vapor de combustible lo suficiente como para encenderlo.
Ejemplo de compresión adiabática
Supongamos datos del motor de gasolina durante su carrera de compresión
Volumen de cilindro sin comprimir - 1 L
Relación de calor específico-7/5
Relación de compresión del motor: 10: 1
Temperatura del gas sin comprimir: 300 K
Presión de gas sin comprimir - 100kpa
Calcular la temperatura final después de compresión adiabática.
La solución al problema anterior se puede dar como:
P1V1γ = C = 6.31pam.21/5
También,
P2V2γ = C = 6.31pam.21/5 =Px(0.0001m3)7/5
Entonces, la temperatura final se puede encontrar usando la ecuación que se da a continuación:
T = VP/constante = 2.51 x 106 x 10-4m3/0.333Pa.m3K-1
Trazado de adiabats
Adiabat es la curva de entropía constante en el diagrama PV. El eje Y denota presión, P y el eje X denota volumen, V.
- De manera similar a las isotermas, los adiabats también se acercan a los ejes P y V de forma asintótica.
- Cada isoterma y adiabático se cruzan una vez.
- Tanto la isoterma como la adiabática se ven similares excepto durante la expansión libre donde una adiabática tiene una inclinación más pronunciada.
- Los adiabats están hacia el este noreste si las isotermas están hacia el noreste.
Los adiabats se pueden mostrar en el siguiente diagrama:
Créditos de las imágenes: AgoPi, Entropía y temperatura, CC BY-SA 3.0
Las curvas rojas representan isotermas y la curva negra representa adiabats.
Ejemplos de procesos adiabáticos. en la industria
Existen varios lugares donde el proceso adiabático puede tomar lugar. los ejemplos de proceso adiabatico son como se indica a continuación-
- La liberación de aire de un neumático es un ejemplo de compresión de gas con generación de calor.
- Boquillas, compresores y turbinas utilizan la eficiencia adiabática para su diseño. Esto se puede considerar como las aplicaciones más importantes del proceso adiabático.
- El péndulo oscilante en un plano vertical es un ejemplo perfecto de proceso adiabático.
- El oscilador armónico cuántico también es un ejemplo de proceso o sistema adiabático.
- Icebox evita que el calor entre o salga del sistema. Este es también un ejemplo de sistema adiabático.
Diferencia entre proceso isotérmico y adiabático
La diferencia entre los proceso isotérmico y el proceso adiabático se da a continuación:
| Proceso isotermo | Proceso adiabático |
| El proceso isotérmico es un proceso en el que la temperatura del sistema no cambia. Todo el proceso se realiza a temperatura constante. | El proceso adiabático es un proceso termodinámico en el que no se produce transferencia de calor entre el sistema y el entorno, lo que significa que no hay intercambio de calor a través de las paredes del sistema. |
| El trabajo realizado se debe a la transferencia neta de calor en el sistema. | El trabajo realizado se debe a la red. energía interna cambio dentro del sistema. |
| La temperatura no se puede cambiar. | La temperatura puede variar en el proceso adiabático. |
| Puede producirse transferencia de calor. | No se puede producir transferencia de calor. |
¿Qué sucede cuando explota un cilindro que contiene gas a alta presión?
Siempre que se exponga un cilindro que contenga gas a alta presión. El sufre dos tipos de cambios. Ellos son-
- Cambio adiabático irreversible.
- La temperatura del gas disminuye debido a la expansión.
Relación presión-temperatura para un proceso adiabático
La presión y la temperatura están relacionadas entre sí mediante la ecuación que se analiza en la sección siguiente.
La relación entre presión y temperatura nos facilita calcular la temperatura si se dan los puntos de presión o la presión si se dan los puntos de temperatura.
La relación entre temperatura y presión viene dada por:
T2/T1 = (P2/P1)γ-1/γ
Donde, T2 es la temperatura final después del proceso.
T1 es la temperatura antes del proceso adiabático.
P2 es la presión final
P1 es la presión inicial
Hola… Soy Abhishek Khambhata, obtuve B. Tech en Ingeniería Mecánica. A lo largo de cuatro años de mi ingeniería, he diseñado y pilotado vehículos aéreos no tripulados. Mi fuerte es la mecánica de fluidos y la ingeniería térmica. Mi proyecto de cuarto año se basó en la mejora del rendimiento de vehículos aéreos no tripulados utilizando tecnología solar. Me gustaría conectarme con personas de ideas afines.