Racire fara incalzire

Din lucrul mecanic pe care-l poate efectua aerul atmosferic cand umple o camera vidata, folosit pt. a incalzi acel aer, iese in jur de 100 grade Celsius.
Atmosfera nu se incalzeste (se raceste poate un pic), nu se ridica (chiar coboara un pic), cumva energia asta trebe sa ajunga in camera umpluta de aer.

Yeah. Trebuia sa fi fost mai atent la scoala. Da' termodinamica nu mi s-a parut prea interesanta...

theMisuser, on 02 septembrie 2016 - 03:53, said:

Se incalzeste planeta.
Aerul ala de iese din bricheta, intra in atmosfera. Chiar daca efectul pare neglijabil, masa de aer caruia ii creste temperatura e foarte mare.
Dar nu e cel mai bun exemplu deoarece ai lichid care se transforma in gaz. Intre cele doua faze exista o caldura latenta de evaporare/lichefiere.
Daca ai avea doar gaz comprimat in bricheta, ai avea balanta zero.
Din moment ce acolo ai lichid, ala e un rezervor de frig deoarece in momentul in care a fost lichefiat cineva a extras energia termica din gaz sa-l faca lichid.

Termodinamica (ca orice alt domeniu al fizicii) lucreaza cu sisteme.
Sistemele respective sunt impartite recursiv in subsisteme. + interactiunile dintre ele.
Un sistem termodinamic inchis poate fi impartit la fel. Interactiile dintre subsisteme (in cadrul unui proces) sunt schimb de caldura, lucru mecanic si materie. Pentru genul asta de impartire exista legi care modeleaza corect impartirea.
Iesirea din recursivitate se obtine in momentul in care ai ajuns la un subsistem pentru care exista un model (adica se cunoaste in detaliu procesul).
Procesele modelate cunoscute sunt.. Transformarile adiabate, izocore, izobare, ale gazelor ideale, evaporarea, lichefierea, legile fluidului incompresibil(alea cu presiune statica, dinamica si de pozitie, am uitat numele), etc... Exista si flavours in modelele astea pentru simularea gazelor reale, ejectarea unui gaz printr-o duza, etc... Daca nu exista poti sa creezi tu un model, insa trebuie sa ai cunostinte temeinice de mecanica fluidelor.

La impartirea asta recursiva, trebuie sa ai grija cum delimitezi subsistemele si interactiunile dintre ele. Cam asta ar face un programator daca ar fi pus in situatia sa rezolve un sistem mai complex pentru care nu exista un model binecunoscut.
Stiu ca le ai cu programarea, de aiai m-am exprimat in acest fel.

Asa teorii de la termodinamica mai imi amintesc si eu da' cand sa le aplic la problema mea ma pierd in ele.
Incearca sa definesti tu sistemul si sa aplici transformarea potrivita.
Dpdv energetic tre' sa iasa cam 100 grade diferenta la aerul care ajunge in recipient. Da' cum ajung la asta cu transformari din termodinamica imi scapa.
De asemenea, nu-mi dau seama cand se raceste aerul si cand se incalzeste, eventual unde.

Nu se poate ce vrei tu.
Altfel s-ar incalca principul 1 si 2 al termodinamici. Punct.

Cu alte cuvinte daca racesti undeva trebuie sa incalzesti in alta parte. Energia interna a unui sistem se poate modifica doar prin transfer. Ori tu vrei sa modifici (prin racire) fara sa afectezi nimic din alta parte.

Se poate, dar nu intr-un ciclu complet.
Adica daca comprimi adiabatic(intr-un cilindru izolat) un gaz, poti sa-i cresti temperatura cu 100 grade. Asta se intampla la motorul diesel din cate stiu, sau la motoarele cu aprindere prin compresie. In fractiunea aia de timp cilindrul poate fi considerat adiabatic pentru ca nu pierde nustiu ce multa caldura. Otelul ala nu poate transporta atata caldura spre exterior in timpul ala asa de scurt.

Procesul invers ar fi destinderea adiabatica.
Legea ce trebuie respectata e PV=nRT presiune, volum, numarul de moli, constantalui Ridberg(sau ceva de genu) temperatura., legea gazelor ideale, Boyle Mariot sau ceva de genul, cauta pe wikipedia ca nu tin minte numele astea.
Daca ai un gaz la presiune atmosferica pe care il destinzi de 100 de ori, practic creezi un fel de vid. Desi temperatura e mai mica cu 100 grade(sa zicem, trebuie calculat exact), acest lucru nu poate fi perceput imediat. Deoarece vidul ala va avea o capacitate calorica foaaaaarte mica. Adica bagi degetul in el si nu-l simti rece. Si asta poate sa-ti insele intuitia.
O destindere rapida inseamna de regula o destindere adiabatica in care toti cei 3 parametri variaza P V si T dupa legea transformarii adiabatice .
Lege adiabatica care e ceva de genul PV^gamma=constant. unde gamma e un coeficient care depinde de tipul gazului (monoatomic, biatomic, triatomic, etc)
Daca vrei sa vezi exact in ce punct de pe adiabatica se produce o scadere de 100 grade celsius, trebuie sa vezi unde se intalneste adiabatica aia cu izoterma de la T-100 (izoterma este PV= constant).
O sa constati ca trebuie sa maresti brusc volumul cilindrului de 100 de ori poate (zic asa dinr-o intuitie mai mult sau mai putin corecta). Ideea de baza e ca vei obtine aproape vid, fara capacitate calorica prea mare ca sa-l simti la deget.

Intr-un ciclu complet, o destindere adiabatica trebuie urmata de o compresie (indiferent daca e adiabatica sau de alt fel) In acea compresie, Trebuie sa ajungi la parametrii PV initiali, deci implicit vei ajunge si la acelasi T.
In timpul acelui ciclu complet, energia cedata mediului sau lucrul mecanic, se vor recupera complet si integral.

O masina termica poate primi lucru mecanic sa creeze caldura pe eprioada unui ciclu. Ceea ce poate face e ca pe o juma de ciclu sa produca frig si pe cealalta jumatate sa produca calucra (mai mare fix cu lucrul mecanic ).
Daca locatia in care produce frigul e in casa iar locatia in care se produce caldura e afara, ase cheama ca ti-ai tras aer conditionat. (Unu prost si ineficient daca vri sa-l faci doar cu gaze fara sa apelezi la starea lichida)


Daca bagi caldura in ciclul termodinamic poti obtine lucru mecanic. Dar deoarece poti ceda caldura doar unui corp mai rece, in ciclul termodinamic trebuie sa ai si o racire. O masina termica are nevoie de sursa calda si de sursa rece pentru a functiona. Asta e principiul 2 al termodinamicii. tot acest principiu te obliga ca din lucru mecanic, pentru a obtine frig, trebuie sa obtii si caldura. Nu poti doar frig.

Cel mai beton cciclu termodinamic este intre 2 izoterme si 2 adiabate. Se numeste Ciclul Carnot si are randamentul cel mai mare. Asta respecta maximal principiile termodinamice, nu poate exista unul mai bun. Randamentul ciclului Carnot depinde doar de temperatura celor 2 izoterme. Adica de temperaturile sursei calde si reci. Daca nu ai doua surse ci numai una, ciclul carnot va avea randament 0 si de fapt va fi redus la o singura stare, un singur punct pe diagrama starilor. Adica nu poti scoate lucru mecanic din o singura sursa de caldura.

La motoarele termice se produce si schimb de substanta (admisie+evacuare) Deoarece procesele din motor sunt rapide, pentru a face schimb rapid de caldura se evacueaza aerul fiebinte si se ia aerul rece de afara, proces care dureaza mult mai putin decat ar dura un schimb termic neadiabatic fara schimb de substanta. Nicio substanta de pe lumea asta nu poate face schimbul asa de rapid de caldura, practic doate procesele rapide fara schimb de substanta pot fi considerate adiabatice(destindere sau compresie, ceea ce vrei sa faci tu cu seringile alea).

La frigidere se foloseste smecheria cu schimbarea fazei freonului. Racirea brusca se face prin vaporizare iar incalzirea prin compresie urmata de lichefiere. Lichefierea genereaza caldura latenta care este cedata prin radiator mediului. Fara acel proces de lichefiere, ar trebui sa comprimi substanta foarte mult. Practic se jongleaza cu caldura latenta in cazul frigiderelor si se foloseste un agent termic potrivit regimului de functionare. Potrivit insemnand ca presiune de functionare, caldura latenta, punct de condensare/evaporare.
Daca nu ai avea schimbarea asta de faza, caldura obtinuta prin compresie ar putea fi cedata mediului exterior foarte greu, deci randamentul ar fi slab sau ar necesita instalatii cu presiuni foarte mari.
"Insa vei avea nevoie sa scapi de caldura aia oricum.

Edited by maccip, 02 September 2016 - 13:40.

Da' ai scris, nu te-ai incurcat
Ceva asa mai mi-amintesc eu da' insuficient incat sa analizez corect o problema de termodinamica.

Cred ca va mai trebui sa recitesc mesajul tau, poate-mi reglez un pic directia in zona termo.
Si daca mai bag si niste youtube pe tema, cine stie, poate intr-o zi o sa inteleg de ce se incalzeste aerul care intra intr-o camera vidata. Pt. ca desi energia nu are altundeva unde sa fie, nu mi-e clar ce se intampla (adica ce face o molecula oarecare de ajunge sa se miste mai cu viteza in incinta ocupata in cazul nostru).

Merci de efort. Apreciez

Bre.
Intr-o camera vidata aerul nu se incalzeste.
Vidul in nu are temperatura in termodinamica.
Deci, nu ai cu ce sa compari.
De fapt poti zice ca vidul are orice temperatura deoarece are capacitate calorica 0.

Chiar si asa, daca ai un vid mai slabut si aduci aer acolo la aceiasi temperatura(atentie, ala scos din duza e mai rece deoarece provine dintr-o destindere/decomprimare), temperatura va creste. Prin compresie cresti temperatura deoarece PV / T = constant.

Modelul e mai complex decat ala ideal facut la scoala. La scoala se presupune ca orice transformare termodinamica din asta e cvasistatica, adica se desfasoara lent. Nu e cazul aerului suflat printr-o duza.Acolo se produce o racire locala fata de seringa aia cu aer insa in restul cilindrului vei avea in final o incalzire datorata cresterii presiunii. Cilindrul nu e in echilibru termic sau baric. Modelele cvasistaticii presupune ca orice stare intermediara a unui proces termodinamic e ca si static, adica in echilibru termic, de aia nu poti modela chiar corect cu legile termodinamicii facute la scoala. In cilintrul ala vei avea un gradient termic, dar si un gradient de presiune suprapus cu o presiune dinamica diferita de la duza spre fundul cilindrului. Insa daca astupi duza aia pe moment si alstepti echilibrul, vei avea incalzire la cresterea presiunii.

@maccip
jonglezi bine da nu se poate, cu atat mai mult intr-un sistem ideal. Ideile unitare enuntate de tine duc la concluzia dorita, dar pierzi ceva pe parcurs. Incearca sa gasesti unde e eroarea.

E posibil, nu am mai citit termodinamica din liceu. Cunosc principiiile de baza, nu si rafinamente.
De spus am spus multe, zi-mi unde am gresit.

maccip, on 02 septembrie 2016 - 23:08, said:

lipsa temperaturii este egala cu 0 absolut (−273.15°C)?

Vidul in termodinamica poate avea ce demperatura vrea el. Pentru ca are capacitate calorica 0.
Adica un vid de 0 grade celsius este perfect identic cu un vid cu 1000000 grade celsius.
Fiindca temperatura e data de energia cinetica a moleculelor, unde nu ai molecule, nu ai nici temperatura.
0 molecule cu energia X e fix la fel cu 0 molecule cu energia Y.
Cred ca termenul corect e ca temperatura nu e definita.

In afata termodinamicii insa poti spune ca vidul are oaresice temperatura din cauza radiatiilor de fond, dar din ce stiu eu termodinamica neglijeaza aspectul asta.

Edited by maccip, 11 September 2016 - 21:09.

maccip, on 11 septembrie 2016 - 21:08, said:

vid=zero molecule=-273.15C
cum poate avea vidul ce temperatura vrea fara molecule?

BlueSoul, on 11 septembrie 2016 - 22:08, said:

Clasic vorbind.

Quote

Fals. Zero molecule nu este sinonim cu zero absolut al scarii termodinamice.

Quote

Clasic vorbind si lasand radiatia la o parte, vidul nu are temperatura. Temperatura este un parametru termodinamic ce caracterizeaza un ansamblu statistic de molecule dintr-un sistem aflat la echilibru termic, daca nu exista un ansamblu statistic de molecule este lipsit de sens sa caracterizam vidul printr-o temperatura anume (fie ea si zero absolut).

Temperatura unui gaz in echilibru termic (adica lasat sa stea o perioada) este data de distributia vitezelor particulelor, adica de distributia Boltzmann.
Daca ai 0 particule, nu ai nicio distributie Boltzmann, deci nicio temperatura.
Acuma daca ai 1-2 molecule ratacite pe-acolo, teoretic poti calcula temperatura acelui "gaz" din vitezele acestor 2 molecule, insa nu va avea prea mare relevanta deoarece acel "gaz" nu are capacitate calorica.
In orice experiment termodinamic ai participa cu vidul ala (imperfect cu cele 2 molecule in miscare) va fi total irelevanta temperatura "gazului"

Deci teoretic temperatura nu-i definita pentru vidul termodinamic.
Practic/inginereste.. chiar daca ar fi definita nu ar conta valoarea acesteia in niciun experiment. Neavand capacitate calorica, acel "gaz" nu va participa in niciun proces termodinamic cu un aport semnificativ.

deci 0 ≠ 0
cam paradoxal...
voi spuneti ca temperatura este definita de prezenta unei mase...in miscare...

Salut cu aceasta ocazie revenirea pe forum al domnului profesor mdionis.


Temperatura este o marime ce caracterizeaza miscarea de agitatie a moleculelor. In vid nu ai molecule.
Sau..
E o marime ce caracterizeaza un sistem(subsistem) termodinamic. Vidul nu e un sistem termodinamic (un numar maaaare de molecule care se ciocnesc aleatoriu)


Si acum sa facem cateva experimente(eventual mentale)
Intr-un tub Toricelli cu mercur, in capatul vidat ar trebui sa se crape sticla de frig daca sta in contact cu vidul ala asa de rece.
Daca faci vid intr-o seringa lunga la capatul careia tii degetul, ar trebui sa-ti fie foarte rece, sa-ti inghete degetul acolo.

Edited by maccip, 11 September 2016 - 23:08.