Адыябатны працэс

Агульнавядома, што найпростым, а таму і, напэўна, распаўсюджаным у прыродзе з'явай, праяўляюць энергетычны абмен, з'яўляецца награванне тэл пры іх трэнні. Гэтыя працэсы атачаюць нас практычна паўсюль. Цеплаабмен прысутнічае пры механічных, хімічных, электрычных, біялагічных і іншых дынамічных зменах. Цеплаабмен адыгрывае вялікую ролю ў існаванні арганічнай жыцця. Ужо іх гэтага разнастайнасці праяў лагічна выцякае выснову пра тое, што гэтыя з'явы могуць быць як карысныя, так і шкодныя, гледзячы якую задачу вырашае даследчык ці вынаходнік. Гэта значыць, у некаторых выпадках патрабуецца пазбавіцца ад цеплаабмену, каб стварыць неабходныя ўмовы для працы якога-небудзь прыбора, прылады або агрэгата.

Вырашае дадзеныя задачы адыябат- ны працэс, які ўяўляе сабой разнавіднасць тэрмадынамічнага працэсу, пры якім адсутнічае абмен цеплаэнергіяй разгляданай сістэмы з знешняй асяроддзем. Сама назва гэтай з'явы ў перакладзе з грэцкай мовы кажа аб сваёй прыродзе - адыябат- ны або, як яшчэ яго называюць, адиабатический азначае «непраходны».

Яшчэ старажытныя навукоўцы цікавіліся дадзенымі з'явамі, але па-сапраўднаму навуковае даследаванне іх прыроды ставіцца да 17 стагоддзю, калі былі сфармуляваны першыя тэарэтычныя палажэнні, выведзеныя на аснове эксперыментальнай працы. Сярод першых навукоўцаў, якія вывучалі адыябат- ны працэс, варта назваць Герике, Роберта Бойля, Эдма Мариотта. Двое апошніх сталі першымі тэарэтыкамі ў гэтай галіне, сфармуляваўшы агульнавядомы закон Бойля-Мариотта. Першыя эксперыментальныя працы ў гэтай сферы праводзіліся над газамі, таму значная частка заканамернасцяў, якія характарызуюць адыябат- ны працэс, ставяцца менавіта да гэтай фізічнай асяроддзі. Пазней сфера даследаванняў была значна пашырана, і на сённяшні дзень адиабатические з'явы даследуюцца ў самых розных асяроддзях, у тым ліку і на ўзроўні нанатэхналогій.

Разгляданы намі адыябат- ны працэс мае наступную прыроду і механізм свайго праявы. Калі для звычайных тэрмадынамічных з'яў ўласціва наяўнасць абмену цяплом, якое атрымліваецца ў выніку розных дынамічных узаемадзеянняў з наваколлем, то ў дадзеным выпадку такога абмену не адбываецца.

Існуе спосаб матэматычна адлюстраваць адыябат- ны працэс, формулы, якога пры гэтым будуць адрознівацца ў залежнасці ад разнавіднасці самога працэсу.

Агульная формула, якая адлюстроўвае гэта з'ява, мае выгляд: А = -VU, дзе А - праца, якую выконвае дадзеная фізічная сістэма, VU - велічыня змены яе ўнутранай энергіі.

Адрозніваюць некалькі разнавіднасцяў адиабатических працэсаў:

- Адыябатны-ізахорны здзяйсняецца пры адзінкавым уздзеянні, у выніку якога з тэрмічных паказчыкаў нязменным застаецца толькі аб'ём сумесі (V). Праца (А), як відаць з формулы, у гэтым выпадку будзе роўная нулю;

- Адыябатны-ізабарны характарызуецца выкарыстаннем кампрэсіі выпрабоўваеце сумесі газу, то ёсць аб'ём яе памяншаецца, а значэнне працы становіцца адмоўным;

- Адыябатны-ізатэрмічны мае зваротныя ўласцівасці ў адносінах да папярэдняга і характарызуецца павелічэннем аб'ёму (гэта значыць пашырэннем цела), пры гэтым значэнне працы становіцца станоўчым.

Можна прывесці прыклады Адыябатны працэс, якія рэалізуюцца ў разнастайных прыродных з'явах, а таксама ў створаных чалавекам механізмах і прыладах. Так, іх прысутнасць назіраецца пры распаўсюдзе гуку ў газе. Ды і сама атмасфера Зямлі ўяўляе сабой адиабатический макропроцесс, падчас якога над газамі, складнікамі яе, здзяйсняецца нейкая праца, якая павялічвае іх патэнцыйную энергію. Гэтая тэорыя цяпер распаўсюджана і на іншыя астранамічныя аб'екты.

Разгляданыя працэсы прысутнічаюць ва ўсіх без выключэння цеплавых машынах і механізмах: паравозах, цеплавозах, рухавіках унутранага згарання і іншых, дзе неабходна выключыць перадачу цеплаэнергіі.