خنک شدن سطح بالن در حال تخلیه گاز

مدیران انجمن: javad123javad, parse

ارسال پست
نمایه کاربر
rohamjpl

نام: Roham Hesami

محل اقامت: Tehran, Qeytariyeh

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 925

سپاس: 595

جنسیت:

تماس:

خنک شدن سطح بالن در حال تخلیه گاز

پست توسط rohamjpl »

گازها وقتی درون یک شیلد هنگامی که سرد می شوند انرژی جنبشی مولکولهای گاز کاهش می یابد خوب یعنی که آنها کندتر حرکت می کنند و برخوردهای مکرر و ضعیف تری دارند.لذا وقتی بادکنک سرد می شود چه اتفاقی می افته
وقتی یک بالن باد شده در آب سرد قرار می گیرد میبینیم کوچک می شود. دلیل این اونت اینه که هوای داخل بالن با کاهش دما حجم کوچکتری را اشغال می کند و در نتیجه باعث فرو ریختن دیواره های بادکنک میشه.. کاهش دما باعث می شود مولکول های هوا با انرژی کمتری حرکت کنند.وقتی یک بالن را در یخچال می گذارید چه اونت رخ میده.
با سرد شدن هوا فشرده می شود و بنابراین فشار کمتری به بالن وارد می کند. اگر هوا به اندازه کافی سرد باشد بالن شما به طور محسوسی باد می شود. اگر دوباره به دمای اتاق برگردید به حالت عادی برمی گردد. تا حدی کاهش می یابد و کوچک می شود.
اگر بالن سرد شود چه اتفاقی می افتد؟
وقتی مولکولهای گاز گرم می شوند میدونیم متوسط انرژی جنبشی آنها نیز افزایش می یابد. این بدان معناست که آنها سریعتر حرکت می کنند و برخوردهای مکرر و سخت تری در داخل بالن دارند. هنگامی که سرد می شوند ، انرژی جنبشی مولکول های گاز کاهش می یابد به این معنی که آنها کندتر حرکت می کنند و برخوردهای مکرر و ضعیف تری دارند
چرا بالن ها وقتی باد می شوند سرد می شوند؟
وقتی دما کاهش می یابد ، هلیوم متراکم می شود. مولکولهای آن انرژی خود را از دست می دهند ، سرعت خود را کاهش داده و برای حفظ گرما به هم نزدیک می شوند. این باعث کاهش حجم داخل بادکنک می شود. از آنجایی که مولکول های هلیوم به هم نزدیک می شوند و نه به سمت بیرون به سمت پوسته بادکنک ، بادکنک کوچک می شود و کوچک می شود. تصویر
من این تصویر شرح میدم همانطور که ایر پمپ گاز از شیشه خارج می کند پرشر به وضوح در اطراف بالن کاهش می یابد. به طور معمول بادکنک این ایر پرشر را در اطراف خود دارد که اندازه آن را محدود می کند ، اما با حذف این گاز و باعث رجیس پرشر اطراف آن گاز موجود در بالن می تواند منبسط شود و بنابراین به نظر می رسد بادکنک باد می شود
همانطور که ایر پمپ گاز را از شیشه ز خارج می کند ، پرشر به وضوح در اطراف بالن کاهش می یابد تو عقربه پرر گیج ببینید. به طور معمول بالن این فشار هوا را در اطراف خود دارد که اندازه آن را محدود می کند ، اما با حذف این هوا و کاهش پرشر اطراف آن ، گاز موجود در ببالن می تواند منبسط شود و بنابراین به نظر می رسد بالن باد می شود! اگر اجازه دهید هوا در شیشه برگردد ، یکبار دیگر به اندازه اولیه خود کوچک می شود.
. اگر در هنگام باد کردنبالن ، پرشر گیج را داخل آن قرار دهید ، می بینید که با کوچک شدن بادکنک فشار آن تقریبا ثابت می ماند- این بدان معناست که هوای داخل بالن کوچک کننده سرد نمی شود. انبساط گاز در خروجی گردن پر کننده بالن اتفاق می افتد ، نه در قسمت داخلی آن من میرم تو محاسبات
قانون پرشر و حجم بویل قانون بویل می گوید فشار با حجم نسبت عکس دارد. با این حال ، اجازه دهید من مثالی از بالن را در نظر بگیرم با پر کردن هوا در آن ، پرشر آن افزایش می یابد ، اما حجم آن نیز افزایش می یابد. کسی میتونه توضیح بدهمعلومه دیگه بالون یک سیستم ایده آل برای مطالعه رابطه فشار و حجم نیست. زیرا در هنگام انبساط ، پوست الاستیک نیز منبسط می شود و برای مقابله با این نیرو باید فشار اضافی در طرف داخلی ایجاد شود بسیار شبیه فشار اضافی در یک حباب کروی. (جایی که کشش سطحی دقیقاً شبیه به پوست بادکنک الاستیک عمل می کند ساده بود فهمش
اما در بحث های من نکته مهمی را فراموش کردم دمیدن یک بالن همچنین شامل افزایش مقدار هوا در آن است. قانون بویل تنها برای یک حجم ثابت گاز صادق است. اینجا دیگه قانون بویل دیگر معتبر نمی ماند.بیایید با معادله کلی گاز شروع کنیم:$P_1V_1 = nRT_1$
حال برای رسیدن به قانون بویل ، فرض می کنیم که هم T (دما) و هم n (تعداد مول ماده ای که در آزمایش ما دخیل است) هر دو ثابت هستند. حال می توانیم معادله فوق را به صورت زیر بازنویسی میکنم $P_1V_1 = \mathrm{constant}$
البته اگر P یا V را در سیستم خود تغییر دهیم ، محصول آنها همچنان باید همان ثابت را تولید کند یا
$P_1V_1 = P_2V_2$
بنابراین ما نمی توانیم هوای اضافی را به بالن خود (با افزودن خال های بیشتر از مواد و نقض یکی از مفروضات اولیه خود) وارد کنیم و همچنان انتظار داشته باشیم که قانون بویل برقرار باشد. در یک سیستم ثابت مانند آنچه که من در مورد قانون بویل توضیح دادم اگر حجم بادکنک (V2) خود را 1/2 کاهش دهیم ، فشار P2 باید به میزان 2 افزایش یابد تا مقدار ثابت را حفظ کند. هنگام پایین آمدن پیستون (به سمت پایه ظرف) حجم آن کاهش می یابد. در عین حال ، از آنجا که تعداد مول گاز ثابت است اون محدودیت که من عرض کردم برداشته شد ، پرشر افزایش می یابد زیرا ذرات گاز ایده آل در حال حاضر به احتمال زیاد با کناره ظرف تعامل (برخورد) دارند. به بنابراین ما می توانیم ببینیم که با کاهش حجم یک سیستم ، پرشر افزایش می یابد (آنها معکوس معکوس هستند).
وقتی یک بالن را گرم می کنم ، آیا پرشر داخل هوا و حجم آن افزایش می یابد؟وقتی بالن را گرم می کنم ، آیا فشار داخل بالن و همچنین حجم آن افزایش می یابد؟ من فکر کردم پرشر و حجم متناسب معکوس است؟ یا با افزایش دماپرشر و حجم افزایش می یابد؟اینجا
لازمه قانون گاز ایده آل را به خاطر بسپارید:ببینید تو مسایل مکانیک سیالات و اونچه تو کتابها میاد فقط کمی ببینید با چی سرکار دارید راحت حل میشه فقط عجله کردن هست که ما دانشجویان اکثرا همینطور هستیم حتی خودم تو حل سوالات درس ترموديناميك مهندسي سنجل همینطورم
$PV = nRT.$
در اینجا P فشار است ، V حجم است ، n مقدار گاز موجود (در مول) ، R ثابت گاز ایده آل و T دما است.
در یک سیستم محصور بدون خروج گاز به داخل یا خارج ، n ثابت است (همانطور که بدیهی است R). ما می توانیم معادله بالا را دوباره مرتب کنیم تا همه شرایط ثابت را به یک طرف بکشیم ، مانند این که مینویسم
$\frac{PV}{T} = nR = \text{const}.$.
بنابراین ، ما می توانیم ببینیم که با ثابت ماندن nR ، سمت چپ معادله ، $\frac{PV}{T}$ ، نیز باید ثابت بماند. بنابراین ، سه مقدار P ، V و 1T رابطه معکوس با یکدیگر دارند: اگر یکی از آنها را افزایش دهید ، حداقل یکی از دو مورد دیگر باید کاهش یابد تا محصول آنها ثابت بماند.
با توجه به این نکته ، باید واضح باشد که بالن چه اتفاقی می افتد. با گرم کردن آن ، دمای T را افزایش می دهید (و بنابراین $\frac1T$ را کاهش می دهید). برای ثابت نگه داشتن $\frac{PV}{T}$ ، حداقل یکی از P و V نیز باید افزایش یابد.
در یک بالن لاستیکی ، پرشرو حجم معمولاً افزایش می یابد ، زیرا هرگونه افزایش پرشر باعث گسترش پوست بادکنک می شود و حجم را افزایش می دهد (و پرشر را کاهش می دهد) تا زمانی که نیروی داخلی توسط بالن کشیده اعمال می شود. پوست با پرشر گاز داخل آن متعادل می شود.
با استفاده از یک بالن جنس مایلار mylar که نوعی رزین پلی استر که برای ساخت ورق و فیلم با مقاومت حرارتی بالا استفاده میشه همه چیز متفاوت خواهد هست زیرا مایلار خاصیت ارتجاعی خاصی نداره. در این حالت ، با شروع بالن تا حدی باد ، پرشر تقریباً ثابت (و برابر پرشر محیط) تا جایی که پوست میلار کشیده شده است ، باقی می ماند. در آن زمان ، حجم افزایش متوقف می شود و در عوض پرشر شروع به افزایش می کند (بجایی که بالن می ترکد).اگر گاز کاملاً آزاد باشد تا در برابر پرشر محیط منبسط شود (به عنوان مثال داخل محفظه ای که با پیستون در حال حرکت آزاد و بدون اصطکاک بسته شده است) ، گاز گرم شده منبسط می شود تا به اندازه نیروی (پرشر گاز) نیرو در هر منطقه (پرشر گاز) ایجاد کند. نیرو در ناحیه ای که بر آن وارد می شود (پرشر محیط) ، به طوری که نیروها خنثی شده و پیستون توقف میشه.پس تو اینجا افزایش دمای گاز فقط به افزایش حجم می انجامد.
حال اگر گاز در یک جعبه کاملا سفت و محکم قرار داشته باشداینجا هم افزایش دمای گاز باعث می شود که مولکولهای داخل با سطوح داخلی محکم تری برخورد کنند اما فایده ای نداردچون دیوارها تکان نمی خورند و جعبه دقیقاً در همان اندازه باقی می ماند. در اینجا افزایش دمای گاز فقط به افزایش پرشر تبدیل می شود.I hope I help you understand the question. Roham Hesami smile072 smile261 smile260
تصویر

ارسال پست