ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Дросселирование из "Химическая термодинамика" Отношение изменения температуры газа в результате дросселирования, т. е. неравновесного расширения при резком увеличении сопротивления, к изменению давления, называется дроссельным эффектом или эффектом Джоуля — Томсона. [c.150] На практике его обычно определяют как изменение температуры, отвечающее понижению давления при дросселировании на 1 атм. [c.150] Неопределенность значений Я между точками / и 2 не может отразиться на результатах расчета, так как последние зависят от свойств системы в исходном и конечном состояниях, а не от пути, по которому протекает процесс. [c.150] Уравнение (VI, 50) можно применять не только для газов, так как опыт по дросселированию можно произвести и с жидкостью. [c.150] Знак дроссельного эффекта ц (положительный при охлаждении и отрицательный при нагревании в соответствии с тем, что 2 Р ) зависит от природы газа и от условий дросселирования, т. е. от Р и в большей мере от Т. [c.151] Внутреннее давление (ди/дУ)т — величина положительная, производная дУ/дР)т—отрицательная. Поэтому первый член правой части (VI, 53) отрицателен. Величина [д(РУ)/дР]т для всех газов при обычных температурах и не очень высоких давлениях отрицательна (по условию Р2 Р ) при высоких же давлениях она положительна, так как изотермы РУ = ф(Р) проходят через минимум (рис. 31). Исключение составляют водород и гелий (о них будет сказано ниже). [c.151] Таким образом, для всех газов при обычных температурах и умеренных давлениях ц О, т. е. дросселирование сопровождается охлаждением. С увеличением давления второй член правой части (VI, 53) уменьшается и затем становится положительным (рис. 31) первый же член можно считать независимым от давления, так как (ди1йУ)т увеличивается с ростом давления , а дУ/дР)т уменьшается. Это приводит к тому, что с ростом давления ц, уменьшается и затем проходит через нуль (инверсионная точка). Когда же второй член правой части уравнения (VI, 53) по абсолютному значению станет больше первого, ц приобретает отрицательное значение, т. е. газ нагревается. Нагревание будет тем значительней, чем выше исходное давление. [c.151] При понижении температуры изотермы РУ = ср(Р) смещаются вниз, обе ветви их становятся более крутыми, причем минимум сдвигается в сторону низких давлений. Из этого следует, во-пер-вых, что при низких давлениях числовое значение второго члена правой части уравнения (VI, 53) с понижением температуры будет увеличиваться, т. е. возрастет эффект охлаждения во-вторых, инверсионные точки будут смещаться в сторону высоких давлений, т. е. температура инверсии с ростом давления будет уменьшаться. [c.152] Зависимость произведения РУ (отнесенного к Р при нормальных условиях) для двуокиси углерода и водорода от давления. [c.152] Величина P Vi — PiVi положительна (хотя Г2 Гь но Уг V ), т. е. работа оттеснения газа, расположенного по правую сторону сопротивления, больше работы проталкивания газа через сопротивление. Это приводит к охлаждению разница P Vi — P Vt восполняется за счет уменьшения внутренней энергии. Кроме того, происходит увеличение энергии сцепления (потенциальной энергии, обусловленной силами взаимодействия), т е. энергия теплового движения тратится как на совершение работы, так и на увеличение энергии сцепления. [c.153] Легко увидеть, что если PiVi равно и даже несколько больше P3V2, то при дросселировании произойдет охлаждение, вызванное уменьшением энергии теплового движения, так как в этих случаях не исключено, что увеличение внутренней энергии будет меньше увеличения энергии взаимодействия. [c.153] константы а и 6 уравнения (VI. 19) отражают противоположное воздействие [это непосредственно следует и из уравнения (VI. 52)] если а велико, а Ь мало, то х 0 если же 6 велико, но а мало, то х 0. Реальные случаи являются промежуточными между двумя рассмотренными поэтому часто оба эффекта налагаются, причем их значения изменяются для различных газов и для различных давлений и температур, что и вызывает перемену знака х. [c.153] Из анализа рис. 32 к 33 можно выяснить также характер изменения температуры при дросселировании. Из рис. 32 видно, например, что ц прп одном и том же Р тем больше (и охлаждение тем значительнее), чем ниже Т, т. е. перемещение вдоль любой изобары сверху вниз означает уменьшение V и увеличение Т(дУ1дТ)р. Из того же чертежа вытекает, что при высоких температурах V Т(дУ1дТ)р следовательно, в этих условиях будет происходить нагревание, Нагревание происходит и при весьма больших, давлениях (при любой температуре). Значит, область на рис. 33, расположенная вне кривой инверсии, соответствует нагреванию при дросселировании наоборот, область, лежащая под этой кривой, отвечает охлаждению. [c.154] При изменении давления от Р до Р тепловой эффект определится изменением энтальпии при переходе газа из данного состояния в пустоту, т. е. [c.155] Вернуться к основной статье