Адиабатный процесс

Адиабатным называется процесс, который протекает без теплообмена системы с внешней средой.

Этот процесс, наряду с ранее изученными, относится к основным термодинамическим процессам.

Так как процесс теплообмена требует некоторого времени, то к адиабатным можно отнести практически все быстропротекающие процессы, например: взрыв, удар, истечение газа из сопла реактивного двигателя, распространение звука в газе и т.д.

Поскольку теплообмен в адиабатном процессе отсутствует , то первое начало термодинамики запишется так:

или ,

(2.1)

то есть работа в адиабатном процессе совершается за счет изменения внутренней энергии газа. В соответствии с формулами (2.3) и (4.1):

(2.1а)

Отсюда видно, что:

- при адиабатном расширении газа ( , работу совершает газ) он охлаждается

- при адиабатном сжатии газа работу совершают внешние силы) он нагревается .

Это явление широко используется в практике. Так, при адиабатном (быстром) сжатии воздуха в двигателе внутреннего сгорания его температура возрастает до 500-600^о , что приводит к самовоспламенению жидкого топлива, впрыскиваемого в цилиндр.

В адиабатном процессе изменяются все параметры газа: давление, объем и температура. Уравнения адиабатного процесса имеют вид:

и называются уравнениями Пуассона.

показатель степени в уравнении адиабатного процесса выражают через величину

,

которую называют показателем адиабаты. Выразим показатель адиабаты через число степеней свободы молекул. Для этого воспользуемся уравнением Майера (1.13):

(2.3)

Для одноатомных газов

Для двухатомных газов

Для многоатомных газов

Из формулы (2.3) выразим :

,

На рис. 2.1 в координатах изображен график адиабатного процесса в соответствии с уравнением Пуассона . Это гипербола -порядка. На этом графике пунктиром изображен график изотермического процесса ( ).

Рис. 2.1	Так как , то в адиабатном процессе давление меняется быстрее, чем в изотермическом, и график адиабатного процесса идет круче, чем график изотермического. Выше было отмечено, что работа газа в адиабатном процессе совершается за счет изменения его внутренней энергии, поэтому