Задача: Как может измениться температура газа при дросселировании?
Варианты ответов:
- Только остаться постоянной
- В процессе дросселирования изменяется только давление
- Только увеличиться
- Только уменьшиться
- Увеличиться, уменьшиться, остаться постоянной
Решение:
Дросселирование – это процесс протекания газа или жидкости через узкое отверстие (дроссель) или пористую перегородку, при котором происходит падение давления. Этот процесс является адиабатическим (без теплообмена с окружающей средой) и необратимым.
Изменение температуры газа при дросселировании описывается эффектом Джоуля-Томсона. Этот эффект заключается в изменении температуры реального газа при его адиабатическом расширении из области высокого давления в область низкого давления через пористую перегородку или дроссель.
Коэффициент Джоуля-Томсона \(\mu_{JT}\) определяется как:
\[\mu_{JT} = \left(\frac{\partial T}{\partial P}\right)_H\]где \(T\) – температура, \(P\) – давление, а индекс \(H\) означает, что процесс протекает при постоянной энтальпии.
В зависимости от свойств газа и начальной температуры, коэффициент Джоуля-Томсона может быть:
- Положительным (\(\mu_{JT} > 0\)): В этом случае при дросселировании температура газа уменьшается. Это происходит, когда газ находится ниже своей инверсионной температуры. Для большинства газов при комнатной температуре и давлении наблюдается охлаждение.
- Отрицательным (\(\mu_{JT} < 0\)): В этом случае при дросселировании температура газа увеличивается. Это происходит, когда газ находится выше своей инверсионной температуры. Например, водород и гелий при комнатной температуре нагреваются при дросселировании.
- Равным нулю (\(\mu_{JT} = 0\)): В этом случае температура газа не изменяется. Это происходит при инверсионной температуре.
Таким образом, температура газа при дросселировании может как увеличиваться, так и уменьшаться, а в некоторых случаях оставаться постоянной.
Правильный ответ: 5. Увеличиться, уменьшиться, остаться постоянной.