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¿Qué es$vdp$ trabajo y cuándo lo uso?

Estoy un poco confundido, a partir de la primera ley de la termodinámica (conservación de energía)

$$\Delta E = \delta Q - \delta W $$

Si la cantidad de trabajo realizado es una expansión de volumen de un gas, por ejemplo un cilindro del pistón instrumento a presión constante,

$$\Delta E = \delta Q - pdv$$

Aquí $p$ es la presión constante y $dv$ es el cambio en (específica) de volumen.

Así que, ¿cuándo debo tomar en cuenta

$$\delta W = d(pv) = pdv + vdp$$

Estoy asumiendo que para los casos de los límites de trabajo, a presión constante, el $vdp$ término es cero.

Así, en qué condiciones debo tener en cuenta a la $vdp$ plazo?

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Yar Puntos 3025

$PdV$ es el límite de trabajo. $VdP$ es isentrópica eje del trabajo en el caso de bombas (como se han identificado más arriba), turbinas de gas, etc. Ahora usted debe darse cuenta de que incluso en una bomba o turbina el mecanismo de trabajo es todavía $Pdv$, es decir, el gas empujando la hoja de su camino. Pero, entonces, no es el trabajo necesario para mantener el flujo de entrada y salida del dispositivo/control de volumen, lo que requiere el flujo de trabajo $PV$ por lo que la red reversible trabajo de un constante flujo de dispositivo resulta ser el eje de $vdP$.

¿Por qué el flujo de trabajo $PV$? Para impulsar un paquete de líquido con un volumen de $V$ hacia un dispositivo que tiene que hacer el trabajo en contra de la presión del líquido ya en el dispositivo, es decir, superar la parte de atrás de la fuerza de ese líquido. Esto implica el trabajo de empujar a su nuevo paquete de longitud $L$ y el área de la sección transversal $A$ en el equipo es: \begin{align*} \int Fdx = \int_{0}^{L}PAdx = PV \end{align*} Se debe señalar que, en un constante flujo de dispositivo (a diferencia de un pistón) de la parte posterior de la presión de $P$ es constante.

Ahora, considere el dispositivo (por ejemplo, la turbina de un volumen de control). La energía del fluido que va en es su energía interna y el trabajo invertido en el líquido para entrar en el dispositivo: $U_{entry}+P_{entry}V_{entry}=H_{entry}$. Lo mismo para la salida del dispositivo. El cambio de la red a través del dispositivo es $\Delta H$. Para un diferencial de dispositivo (o a través de un pequeño cambio) este es $dH$. El trabajo de salida del eje del dispositivo es el $\delta W= dH$.

Ahora bien, si el dispositivo es isentrópica, es decir, adiabático reversible. La ecuación de Gibbs ofrece: \begin{align*} &dH=TdS+VdP=VdP\\ &\delta W =dH=VdP \qquad (\text{isentropic}\; dS=0) \end{align*}

Por lo tanto, $VdP$ es isentrópica eje del trabajo de un flujo de dispositivo.

Puntos importantes: 1) Tanto la energía interna y la entalpía son las variables de estado, por lo que puede ser medido por un sistema estático o corrientes. Esta es la razón por la que a veces hay una tendencia a utilizar $U$ $H$ incorrectamente. El verdadero propósito de la $H$ es para capturar el trabajo necesario para pulsar/mantener un flujo contra una presión de regreso, es decir, incorpora la $PV$ part. Por lo tanto, cuando usted escribe un balance de energía con los flujos que entran y salen, la energía de cruce de frontera no es sólo $U$ pero $H$ e esta distinción debe ser tenido en cuenta.

2) $VdP$ es isentrópica constante flujo de eje del trabajo. El isentrópica es la clave aquí.

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swelljoe Puntos 1163

$\delta W=\mathrm{d}(PV)$ Está Mal. Siempre tenemos$\delta W=P\mathrm{d}V$ (a menos que haya otras interacciones como el campo magnético). De hecho, la razón por la que muchos libros optan por denotar trabajo infinitesimal como$\delta W$ en lugar de$\mathrm{d}W$ es enfatizar que el trabajo no es un diferencial exacto.

$V\mathrm{d}P$ se manifiesta en estas fórmulas$$\mathrm{d}H=T\mathrm{d}S+V\mathrm{d}P$ $$$\mathrm{d}G=-S\mathrm{d}T+V\mathrm{d}P$ $ donde$H$ y$G$ no son energía interna, sino energía libre de entalpía y Gibbs. Estos dos conceptos son más útiles que la energía interna en procesos isobáricos.

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Bryson S. Puntos 1546

Sankaran es correcta, ya que la magnitud de la red reversible del eje de trabajo $\delta w$$vdP$, pero es incorrecta en atribuir a esta cantidad un signo positivo. En realidad, el eje del trabajo hecho por el sistema debe ser $-vdP $, he aquí por qué...

Si, por definición, un diferencial de cambio en la entalpía $dh = TdS + vdP$, luego de un proceso adiabático donde $\delta q = TdS = 0$, el diferencial de cambio en la entalpía debe ser

$dh = (0) + vdP = vdP$.

Ahora, si el trabajo realizado por el sistema es positivo ($\delta w > 0)$ su cambio en la entalpía debe ser negativo $(dh < 0)$. Estos dos hechos, en conjunto, debe de significar que la red reversible eje del trabajo hecho por el sistema es:

$\delta w = -vdP = -dh$

Me encontré con este problema a mí mismo tratando de obtener un trabajo específico producido por un isentrópica de la turbina, y que sin duda tendrá la respuesta incorrecta si usted comienza con la premisa de que el diferencial del eje de trabajo es, simplemente,$vdP$.

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Rob Segal Puntos 2451

Odio a responder a mi propia pregunta, pero me gustaría compartir esto con ustedes, ya que es definitivo:

$$\mathrm{d}h = \mathrm{d}u + \mathrm{d} (p v)$$ $$h_2 - h_1 = u_2 - u_1 + p(v_2 - v_1) + v (p_2 - p_1)$$ Ahora, para una bomba trabajando en el líquido comprimido (subcooled líquido de la zona), se observa que el cambio en el volumen específico de la $v$ es mínima cuando la bomba se agrega energía de presión en el líquido. Es mínima, ya que el líquido es incompresible.

Esto nos deja con los siguientes términos:

$$h_2 - h_1 = u_2 - u_1 + v (p_2 - p_1)$$ $$\Delta h = C (T_2 - T_1) + v(p_2 - p_1)$$

An other assumption that is made that the fluid flow through the pump does not raise the temperature much which would allow us to drop the $C (T_2 - T_1)$ term where $C$ es el calor específico del líquido.

  • Esto nos deja con la ecuación que inquietaba a mí:

$$h_2 - h_1 = v (p_2 -p_1)$$

So this is valid for a pump working in the compressed liquid region of the $P-v$ or $T-v$ diagrama.

Si quieres comentar algo más, por favor, hacerlo. Esto ha sido muy esclarecedor para mí ya! :)

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Bealer Puntos 116

Por lo general, llamamos pdV como el trabajo despótico realizado por un pistón que se expande en un cilindro que contiene cierta cantidad de gas. Esto es aplicable solo a PROCESOS DE FLUJO NO . Pero el trabajo v dp se aplica solo a los procesos de flujo o a los procesos de volumen de control. simplemente puede usar la ecuación de energía de flujo constante en lugar de esto para calcular el trabajo realizado en un proceso de flujo.

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