Πώς λειτουργεί ένα αέριο;

Ένα αέριο μπορεί να λειτουργήσει με διάφορους τρόπους, αλλά η θεμελιώδης αρχή είναι πάντα η ίδια: Ένα αέριο λειτουργεί όταν επεκτείνεται και ωθεί μια εξωτερική δύναμη.

Ακολουθεί μια κατανομή των κύριων τρόπων:

1. Εργασία επέκτασης:

* Ορισμός: Αυτός είναι ο πιο συνηθισμένος τύπος εργασίας που γίνεται με αέριο. Εμφανίζεται όταν το αέριο επεκτείνεται έναντι ενός κινητού εμβόλου ή άλλου εξωτερικού περιορισμού. Το αέριο ασκεί πίεση στον περιορισμό και καθώς επεκτείνεται, μετακινεί τον περιορισμό, κάνοντας εργασία.

* Παράδειγμα: Σκεφτείτε έναν κύλινδρο γεμάτο με αέριο. Εάν θερμαίνετε το αέριο, θα επεκταθεί και θα ωθήσει ένα έμβολο. Αυτή η κίνηση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να οδηγήσει ένα μηχάνημα, όπως ένας κινητήρας.

2. Εργασία ροής:

* Ορισμός: Αυτό αναφέρεται στο έργο που κάνει ένα αέριο όταν ρέει μέσα ή έξω από ένα σύστημα. Είναι ουσιαστικά το έργο για να ξεπεραστεί η διαφορά πίεσης μεταξύ του εσωτερικού και του εξωτερικού του συστήματος.

* Παράδειγμα: Εξετάστε ένα αέριο που αντλείται σε δεξαμενή. Το αέριο πρέπει να κάνει εργασία για να προωθήσει το δρόμο του στη δεξαμενή ενάντια στην υπάρχουσα πίεση μέσα.

3. Ηλεκτρική εργασία:

* Ορισμός: Ορισμένα αέρια μπορούν να ιονιστούν, να γίνουν ηλεκτρικά αγώγιμα. Αυτά τα ιονισμένα αέρια μπορούν στη συνέχεια να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία ηλεκτρικής ενέργειας, κάνοντας ηλεκτρική εργασία.

* Παράδειγμα: Αυτή είναι η βάση των λαμπτήρων εκκένωσης αερίου, όπως οι λαμπτήρες φθορισμού. Το ηλεκτρικό πεδίο στον λαμπτήρα ιονίζει το αέριο, επιτρέποντάς του να διεξάγει ηλεκτρική ενέργεια και να εκπέμπει φως.

Βασικές αρχές:

* Πίεση: Το έργο που γίνεται με ένα αέριο είναι άμεσα ανάλογη με την πίεση που ασκεί. Η υψηλότερη πίεση σημαίνει περισσότερη δύναμη στον περιορισμό, οδηγώντας σε περισσότερη δουλειά.

* Αλλαγή όγκου: Οι εργασίες είναι επίσης ανάλογες με την μεταβολή του όγκου του αερίου. Μια μεγαλύτερη αλλαγή όγκου σημαίνει περισσότερη δουλειά.

* Θερμοδυναμική: Οι εργασίες που πραγματοποιούνται από ένα αέριο σχετίζονται άμεσα με την εσωτερική ανταλλαγή ενέργειας και θερμότητας. Ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής δηλώνει ότι η μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας ενός συστήματος ισούται με τη θερμότητα που προστίθεται στο σύστημα μείον το έργο του συστήματος.

Συνοπτικά, ένα αέριο λειτουργεί με την επέκταση της εξωτερικής δύναμης, είτε πρόκειται για ένα έμβολο, μια διαφορά πίεσης ή ένα ηλεκτρικό πεδίο. Αυτό το έργο είναι αποτέλεσμα της πίεσης του αερίου, της αλλαγής όγκου και της εσωτερικής ενέργειας.