Vì sao khí qua van tiết lưu có thể lạnh đi, nóng lên hoặc gần như không đổi nhiệt độ?
Khám phá mở rộng – Vật lý 12
Dòng khí qua chỗ tiết lưu giảm áp suất nhưng biến thiên nhiệt độ không có một chiều cố định. Với khí thật, quan hệ năng lượng và tương tác phân tử có thể khiến khí lạnh đi hoặc nóng lên tùy trạng thái. Mô hình khí lý tưởng trong điều kiện tiết lưu chuẩn cho nhiệt độ gần như không đổi.
Có dòng đi vào và dòng đi ra
Tiết lưu là quá trình dòng qua một cản như van hoặc nút xốp. Ta xét trạng thái trước và sau cản trong điều kiện ổn định thích hợp, không coi đó là một lượng khí kín đang đẩy pít-tông lấy công ra.
Khi trao đổi nhiệt ngoài và công trục không đáng kể, chênh động năng và thế năng ở hai trạng thái được bỏ qua phù hợp, đại lượng enthalpy riêng trước và sau gần như bằng nhau. Đây là cân bằng năng lượng của dòng chảy, không phải khẳng định nội năng luôn không đổi.
Khí thật có thêm điều kiện cần biết
Enthalpy của khí thật phụ thuộc trạng thái theo cách khác khí lý tưởng đơn giản. Khi áp suất giảm trên đường enthalpy gần không đổi, nhiệt độ có thể đổi. Đường đảo chiều phân chia những miền cho đáp ứng nhiệt khác nhau.
Vì vậy câu “khí giãn thì luôn lạnh” bỏ mất cơ chế và trạng thái. Các khí và mức nhiệt khác nhau có thể cần làm lạnh trước mới khai thác được tiết lưu để hạ nhiệt tiếp.
Khác một bình khí giãn tự do
Giãn tự do vào vùng trống trong một hệ kín là bài toán với biên hệ và điều kiện khác. Không thể lấy kết luận về một hệ kín cách nhiệt rồi dùng nguyên xi cho dòng khí qua van.
Ví dụ, một chu trình lạnh có thể phối hợp nén, trao đổi nhiệt và tiết lưu. Riêng van không phải chiếc máy hút nhiệt miễn phí; toàn chu trình vẫn phải nhận năng lượng và thải nhiệt thích hợp.
Hiểu lầm: cứ hạ áp là biết ngay khí ra sẽ lạnh bao nhiêu. Cần loại khí, trạng thái đầu, điều kiện dòng và quan hệ tính chất.
Ghi nhớ: hỏi quá trình gì trước khi hỏi nóng hay lạnh; tiết lưu gần giữ enthalpy trong mô hình phù hợp, còn nhiệt độ là kết quả theo trạng thái.
Đọc thêm
- Khí giãn tự do vào chân không: vì sao không lấy p_khíΔV làm công?
- Máy bơm nhiệt cho nhiều nhiệt hơn điện tiêu thụ có vi phạm bảo toàn năng lượng?