Khác biệt giữa bản sửa đổi của “Quá trình đoạn nhiệt”
Nội dung được xóa Nội dung được thêm vào
Dòng 34:
: <math> TV^{\gamma - 1} = </math> hằng số<ref name="Bailyn 53"/>
===Ví dụ về nén đoạn nhiệt===
Hành trình nén trong một [[động cơ ga]] có thể được sử dụng làm một ví dụ về sự nén đoạn nhiệt. Giả định mô hình là: thể tích chưa nén của hình trụ là 1 lít (1 l = 1000 cm<sup>3</sup> = 0,001 m<sup>3</sup> ); phần khí trong không khí chỉ bao gồm phân tử ni tơ và ôxi (do đó khí lưỡng nguyên có năm độ tự do và vậy nên {{math|''γ'' {{=}} {{sfrac|7|5}}}}); Tỷ lệ nén của động cơ là 10:1 (nghĩa là, 1 l thể tích khí không nén bị giảm xuống 0,1 l bởi piston); và khí không né ở nhiệt độ phòng và áp suất (nhiệt độ phòng ấm ~27 °C hoặc 300 K, và áp suất 1 bar = 100 kPa, vd: áp suất khí quyển điển hình tại mực nước biển).
: <math> P V^{\gamma} = </math> hằng số<sub>1</sub> <math> = 100,000 \operatorname{Pa} \times (0.001 \operatorname{m}^3)^\frac75 = 10^5 \times 6,31 \times 10^{-5} \operatorname{Pa}\operatorname{m}^{21/5} = 6,31 \operatorname{Pa}\operatorname{m}^{21/5}</math>
vậy giá trị hằng số đoạn nhiệt của ví dụ này là khoảng 6,31 Pa m<sup>4,2</sup>.
Chất khí bây giờ bị nén đến thể tích 0,1 l (0,0001 m<sup>3</sup>) (cho rằng việc này xảy ra đủ nhah để không có nhiệt được truyền vào hoặc đi ra khỏi chất khí qua tường). Hằng số đoạn nhiệt vẫn không đổi, nhưng kết quả của áp suất không xác định
: <math> P V^{\gamma} = </math> hằng số<sub>1</sub> <math> = 6,31 \operatorname{Pa}\operatorname{m}^{21/5} = P \times (0.0001\operatorname{m}^3)^\frac75 </math>
ta có P:
: <math> P = \frac{6,31 \operatorname{Pa}\operatorname{m}^{21/5}} {(0,0001\operatorname{m}^3)^\frac75} = \frac{6,31 \operatorname{Pa}\operatorname{m}^{21/5}}{ 2,5 \times 10^{-6} \operatorname{m}^{21/5} } = 2,51 \times 10^6 \operatorname{Pa} </math>
hoặc 25,1 bar. Chú ý rằng áp suất này có thể tăng nhiều hơn là tương ứng với tỷ lệ nén đơn giản 10:1; điều này là bởi vì khí không chỉ bị nèn, mà công thực hiện để nén khí cũng làm tăng nội năng của nói biểu hiện bởi việc tăng nhiệt độ khí và một sự tăng áp suất vượt lên kết quả mà một tính toán đơn giản là 10 lần áp suất ban đầu sẽ đưa ra.
Chúng ta có cũng thể giải để tìm nhiệt độ của khí nén trong động cơ hình trụ, bằng cách sử dụng định luật khí lý tưởng, PV=nRT (n là lượng khí trong mol và R là hằng số khí của khí). Điều kiện ban đầu của chúng ta là áp suất 100 kPa, thể tích 1 l, và nhiệt độ 300 K, hằng số thí nghiệm của chúng ta (=nR) là:
: <math> {P V \over T} = </math> hằng số<sub>2</sub> <math> = {{10^5 \operatorname{Pa} \times 10^{-3} \operatorname{m}^3} \over {300 \operatorname{K}}} = 0,333 \operatorname{Pa}\operatorname{m}^3\operatorname{K}^{-1}</math>
Ta biết khí nén có {{mvar|V}} = 0,1 l và {{mvar|P}} = {{val|2,51|e=6|u=Pa}}, nên ta có thể giải để tìm nhiệt độ:
: <math> T = P V / </math> hằng số<sub>2</sub> <math> = {{2.51 \times 10^6 \operatorname{Pa} \times 10^{-4} \operatorname{m}^3} \over {0,333 \operatorname{Pa}\operatorname{m}^3\operatorname{K}^{-1} } } = 753 \operatorname{K} </math>
Nhiệt độ cuối cùng là 753 K, hoặc 479 °C, hoặc 896 °F, nhiều hơn nhiệt độ độ cháy của nhiều nhiên liệu. Đây là lý do vì sao động cơ nén cao cần nhiên liệu được chế tạo đặc biệt để không tự đốt cháy (mà sẽ gây ra [[sự roóc máy]] khi vận hành dưới điều kiện nhiệt độ và áp suất này), hoặc một [[bộ siêu nạp]] với một [[thiết bị làm mát chất lỏng]] để làm tăng cao áp suất nhưng tăng ít nhiệt độ hơn sẽ tạo ra lợi thế. [[Động cơ Diesel]] còn vận hành kể cả dưới điều kiện khắc nghiệt hơn, với tỷ lệ nén điển hình là 20:1 hoăc nhiều hơn, để tạo ra nhiệt độ khí rất cao mà đảm bảo đốt cháy nhiên liệu bơm vào ngay lập tức.
==Tham khảo==
| |||