Carnot-Zyklus – Prozesse
In einem Carnot- Zyklus durchläuft das System, das den Zyklus ausführt, eine Reihe von vier intern reversiblen Prozessen : Zwei isentrope Prozesse (reversibel adiabatisch) wechseln sich mit zwei isothermen Prozessen ab :
- isentrope Kompression – Das Gas wird adiabatisch 2 vom Zustand 1 zum Zustand zusammengedrückt, wo die Temperatur T H . Die Umgebung arbeitet mit dem Gas, erhöht seine innere Energie und komprimiert es. Andererseits bleibt die Entropie unverändert .
- Isothermische Expansion – Das System ist in Kontakt mit dem Reservoir an platziert T H . Das Gas expandiert isotherm, während es durch Wärmeübertragung Energie Q H aus dem heißen Reservoir erhält . Die Temperatur des Gases ändert sich während des Prozesses nicht. Das Gas wirkt auf die Umgebung. Die Gesamtentropieänderung ergibt sich aus: :S = S 1 – S 4 = Q H / T H
- isentrope Expansion – Das Gas dehnt sich adiabatisch aus dem Zustand 3 in den Zustand 4, in dem die Temperatur T C . Das Gas wirkt sich auf die Umgebung aus und verliert eine Menge an interner Energie, die der Arbeit entspricht, die das System verlässt. Auch hier bleibt die Entropie unverändert.
- isotherme Kompression – Das System wird bei T C in Kontakt mit dem Reservoir gebracht . Das Gas komprimiert isotherm in seinen Ausgangszustand, während es durch Wärmeübertragung Energie Q C an das kalte Reservoir abgibt. In diesem Prozess arbeitet die Umgebung mit dem Gas. Die Gesamtentropieänderung ergibt sich aus: :S = S 3 – S 2 = Q C / T C
Isentropischer Prozess
Ein isentropischer Prozess ist ein thermodynamischer Prozess , bei dem die Entropie des Fluids oder Gases konstant bleibt. Dies bedeutet, dass der isentrope Prozess ein Sonderfall eines adiabatischen Prozesses ist, bei dem keine Wärme- oder Materieübertragung stattfindet. Es ist ein reversibler adiabatischer Prozess . Die Annahme, dass keine Wärmeübertragung stattfindet, ist sehr wichtig, da wir die adiabatische Näherung nur in sehr schnellen Prozessen verwenden können .
Isentropischer Prozess und das erste Gesetz
Für ein geschlossenes System können wir den ersten Hauptsatz der Thermodynamik in Bezug auf die Enthalpie schreiben :
dH = dQ + Vdp
oder
dH = TdS + Vdp
Isentropischer Prozess (dQ = 0):
dH = Vdp → W = H 2 – H 1 → H 2 – H 1 = C p (T 2 – T 1 ) (für ideales Gas )
Isentropischer Prozess des idealen Gases
Der isentrope Prozess (ein Sonderfall des adiabatischen Prozesses) kann mit dem idealen Gasgesetz ausgedrückt werden als:
pV κ = konstant
oder
p 1 V 1 κ = p 2 V 2 κ
wobei κ = c p / c v das Verhältnis der spezifischen Wärme (oder Wärmekapazitäten ) für das Gas ist. Eine für konstanten Druck (c p ) und eine für konstantes Volumen (c v ) . Es ist zu beachten, dass dieses Verhältnis κ = c p / c v ein Faktor bei der Bestimmung der Schallgeschwindigkeit in einem Gas und anderen adiabatischen Prozessen ist.
Isothermer Prozess
Ein isothermer Prozess ist ein thermodynamischer Prozess , bei dem die Temperatur des Systems konstant bleibt (T = const). Die Wärmeübertragung in oder aus dem System muss typischerweise mit einer so langsamen Geschwindigkeit erfolgen, um sich durch Wärmeaustausch kontinuierlich an die Temperatur des Reservoirs anzupassen. In jedem dieser Zustände bleibt das thermische Gleichgewicht erhalten.
Isothermer Prozess und das erste Gesetz
Die klassische Form des ersten Hauptsatzes der Thermodynamik ist die folgende Gleichung:
dU = dQ – dW
In dieser Gleichung ist dW gleich dW = pdV und ist bekannt als die Grenz Arbeit .
Bei isothermen Prozessen und dem idealen Gas wird die gesamte dem System zugeführte Wärme für folgende Arbeiten verwendet:
Isothermer Prozess (dU = 0):
dU = 0 = Q – W → W = Q (für ideales Gas)
Isothermer Prozess des idealen Gases
Der isotherme Prozess kann mit dem idealen Gasgesetz ausgedrückt werden als:
pV = konstant
oder
p 1 V 1 = p 2 V 2
Auf einem pV – Diagramm, tritt der Prozess entlang einer Linie (eine Isotherme genannt), die die Gleichung hat p = constant / V .
Siehe auch: Boyle-Mariotte-Gesetz
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