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绝热膨胀

2020-08-03 09:19 作者:赢德体育官方网站 点击:

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  绝热膨胀是指与外界没有热量交换,但气体对外界做功,气体膨胀。根据热力学第一定律,可证明这是等熵过程,在这个过程中气体体积增大,压强降低,因而温度降低。所以绝热膨胀经常用于降低气体的温度,起到冷冻的效应。

  绝热膨胀过程中,气体的体积V增大,压强p降低,等熵过程的温度随压强的变化而变化。过程可用等熵效应系数来衡量。又由于系统不和外界交换热量,即dQ=0,故由热力学第一定律,气体的温度必然降低。

  从能量转化的角度看,气体在绝热膨胀过程中减少其内能而对外做功,膨胀后气体分子间的平均距离增大,吸力的影响减弱而使分子间的互作用能量有所增加。内能既减少,相互作用能量又增加,分子的平均动能必减少,因而气体的温度下降,起到冷冻的效果。

  绝热膨胀法是德国科学家林德等人在征服“永久气体”的过程中研究发现的。压缩—绝热膨胀法的过程是先向容器里装入气体,施加高压,通过外界做功,使气体体积变小,气体分子运动加快(增加分子的平均动能),温度升高,接着通过冷却剂的蒸发吸热,带走热量,把受压气体冷却到原来的温度。然后断绝容器(系统)与外界的热交换,让受压的气体通过狭窄的口子急剧膨胀,对外做功,由于从外界吸收的热量为零,因此只能减少自身的内能,从而达到降温的目的。

  [1]何建勇,张德清,柳福提. 低温实现的方法和理论[J]. 大众科技,2007,04:94-95+83.

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