Адиабатическое расширение, необратимое, в контейнере?

Я читаю D. F. Lawden, Principles of Thermodynamics and Statistical Mechanicsи пытаюсь понять первую проработанную проблему, с которой они столкнулись. Ниже приведены проблемы и начало их решения.

Моя проблема с пониманием заключается в следующем: в приведенной ниже задаче я принимаю «контейнер» как контейнер с фиксированным объемом, и я не знаю, что это значит, если это не так. Я понимаю, что контейнер представляет собой объект с фиксированным объемом, и что газ выходит в камеру переменного объема с поршнем. Но это не имеет смысла с объяснением, данным ниже. Может ли кто-нибудь объяснить немного больше, что означает изменение объема контейнера при выходе газа в поршневую камеру? Является ли контейнер переменным объемом, но всегда находится в равновесии с давлением в окружающей среде (то есть давление окружающей среды изменяется, чтобы соответствовать давлению в контейнере по мере изменения давления в контейнере, и поэтому контейнер может быть объектом с переменным объемом? картинка с проблемой,

Д. Ф. Лоуден, Принципы термодинамики и статистической механики, с. 17, Задача 1:

В 0 молей идеального газа содержится в изолированной камере под давлением п 0 и температура Т 0 . Газ медленно выходит через клапан в изолированный цилиндр, снабженный поршнем без трения, на который действует внешнее давление. п 1 ( < п 0 ) применены. Первоначально объем, заключенный в поршне, равен нулю. Когда поршень остановится, рассчитайте количество молей газа, оставшегося в камере, и его температуру. Найдите также температуру газа в цилиндре.

Решение

Расширение газа адиабатическое, но не квазистатическое, так как будет градиент давления на клапане до тех пор, пока камера не уменьшится до п 1 в конце процесса. Однако расширение той части газа, которая никогда не покидает камеру, будет квазистатическим и должно регулироваться п В γ = постоянная, определяющая адиабатическое расширение идеального газа квазистатическим процессом]. Таким образом, если В 0 , В 1 его объемы в начале и конце процесса

п 0 В 0 γ "=" п 1 В 1 γ

...

Ответы (1)

Визуализируйте воображаемую мембрану, окружающую часть газа в камере, которая в конечном итоге остается в камере после того, как система уравновесится. Первоначально эта часть газа занимает лишь часть камеры и расширяется адиабатически и обратимо, чтобы вытолкнуть другую часть газа (то, что выходит из контейнера) через клапан. Таким образом, он выполняет работу на границе раздела мембраны с той частью, которая в конечном итоге выталкивается.

Все это можно проанализировать по-другому, применив вариант 1-го закона термодинамики в открытой системе (контрольный объем) к газу в камере, включая энтальпию выходящего газа. Анализ приводит к тому же результату.

Спасибо. Это помогает прояснить, что я должен представлять себе это скорее как воздушный шар (мембрану), а не как жесткий металлический контейнер, как баллон с пропаном для моего гриля. Спасибо за пояснение.
Нет, проверьте это. Как вы сказали, воздушный шар в жестком контейнере, содержащий газ, который останется в жестком контейнере.
Да, за исключением того, что у воздушного шара есть жесткость при растяжении, а у нашей воображаемой мембраны — нет.