Сжатие и расширение газов. Изотермический, адиабатический и политропный процессы.

Сжатие и расширение газов.

Изотермический, адиабатический и политропный процессы.

Связь между давлением и плотностью, при сжатии и расширении, зависит от процесса (приведены ниже).

• изотермический
• адиабатический (isentropic)
• политропический

Изотермическое сжатие/расширение газа

При изотермическом процессе, температура рабочей среды постоянна. Изотермический процесс можно выразить через уравнение идеального газа следующим образом

• p / ρ = constant         (1)
  • где
  • p = абсолютное давление
  • ρ = плотность

Или так

• pV = constant         (1a)
• или
• p₁V₁ = p₂V₂         (1b)
  • где
  • V = объем газа (м³, фут ³...)
  • индекс₁ относится к начальному состоянию рабочей среды, а индекс ₂ к конечному

Адиабатический (Isentropic) процесс

В адиабатическом процессе объем остается постоянным . Адиабатический процесс можно выразить через уравнение идеального газа следующим образом

• p / ρ^k = constant         (2)
  • где
  • k = c_p / c_v - отношение удельной теплоемкости (показатель адиабаты) - c_p -, при постоянном давлении к удельной теплоёмкости - c_v-, при постоянном объеме.

или так

• pV^k= constant         (2a)
  • или
  • p₁V₁^k  = p₂V₂^k         (2b)

Политропическое сжатие/расширение

Изотермический процесс должен протекать довольно медленно, чтобы сохранить температуру рабочей среды постоянной. А адиабатический процесс должен происходить быстро, без выбросов всякой энергии внутри/вне системы. На практике, многие процессы сжатия/расширения протекают в промежутке (быстрее изотермического и медленнее адиабатного). Их и называют политропическими (если удельная теплоемкость газа остается постоянной).

Политропический процесс можно выразить через уравнение идеального газа следующим образом

• pVⁿ= constant         (3a)
• или
• p₁V₁ⁿ  = p₂V₂ⁿ         (3b)
  • где
  • n = показатель политропы (варьируется от 1 до 1.4)