[natuurkunde] p(V)-diagrammen

Moderators: ArcherBarry, Fuzzwood

Berichten: 80

p(V)-diagrammen

Hallo allemaal,

In de fysica zijn wa pas begonnen met de dynamica. Daarom zijn we begonnen met het achterhalen van de betekenis van begrippen zoals geïsoleerde, adiabatische en isotherme systemen.

Ook zagen we dat een Carnotcyclus uit isothermen en adiabaten bestond. Als vervolg hierop tekende we een isotherm p(V)-diagram volgens de formule van de ideale gaswet. (pV=nRT)

De opdracht die ik moet voltooien is het tekenen van een adiabaat. (in een p(V)-diagram weliswaar) Hoe begin ik hieraan/ welke formule(s) heb ik nodig?

mvg, Made By Ipax

Berichten: 555

Re: p(V)-diagrammen

Voor een adiabaat geldt
\(p\cdot V^\gamma = C\)
met C een constante. [*]

De exponent gamma is afhankelijk van je systeem. In dit geval zal gamma \frac{5}{3} zijn.

Die constante kan je makkelijk uitrekenen, zie je ook hoe je deze kan vinden?

Een hint: je werkt met een cyclus dus ...

[*]

Ik weet niet of je een formularium ter beschikking hebt?

Want in dat geval zou ik zeggen dat er iets te weinig gegeven is.

Ik heb deze uitdrukking van wikipedia gehaald.

Berichten: 80

Re: p(V)-diagrammen

Ja ik heb een formularium met de eerste wet voor adiabaten, berekening van polytrope index (gamma), formule voor berekening van arbeid bij adiabatische systemen en formules voor relaties met een ideaal gas.

Ik moest een p(V)-diagram maken voor lucht waarvoor geldt gamma ≈ 1.4 afhankelijk van de temperatuur.

Maar hoe vind ik dan mijn constante?

Berichten: 555

Re: p(V)-diagrammen

Je hebt uiteindelijk een cyclus. Dus ken je het beginpunt voor de adiabaat. Deze moet namelijk continu aansluiten op de isotherm die je al hebt.

Zie je dat in? Op die manier kan je de uitdrukking opstellen.

Berichten: 34

Re: p(V)-diagrammen

Adibaat heeft geen temperatuur uitwisseling met de omgeving.Als ik me het nog kan herinneren

k = Soortelijke warmte bij een constante druk / Soortelijke warmte bij een constante volume

Rs = Soortelijke warmte bij een constante druk - Soortelijke warmte bij een constante volume

Wet van Poission

p.v^k = C

Berichten: 555

Re: p(V)-diagrammen

Een adiabaat heeft geen warmteuitwisseling met de omgeving.

Verder klopt je formule, dit is net dezelfde als die met
\(\gamma\)
.

Alleen heet
\(\gamma\)
nu k.

Maar je kende
\(pV^\gamma=C\)
.

Als je nu het eindpunt van je isotherm neemt, heb je daar een waarde voor
\(p_{eind}\)
en
\(V_{eind}\)
.

Dit is ook het beginpunt van je adiabaat.

Dus gedurende het adiabatisch proces moet er gelden dat
\(pV^\gamma=p_{eind}V_{eind}^\gamma\)
.

Zie je nu in hoe je de grafiek kan verder zetten?

Zo kan je ook de compressie stappen vinden.

Berichten: 80

Re: p(V)-diagrammen

Geldt dan voor de constante "C" uit de adiabatische vergelijking ([url=javascript:toonOfVerberg(]Afbeelding[/url]) dan gewoon C=nRT ?

Berichten: 555

Re: p(V)-diagrammen

Bijna, je moet je exponent gebruiken.

Als je volgende afbeelding bekijkt zie je dat na het isotherme proces (1->2) het adiabatisch proces (2->3) continu aansluit op dit proces in 2.

Daarom moeten de waarden voor p en V dus voor het eindpunt van de isotherm en het beginpunt van de adiabaat hetzelfde zijn.

Noem nu even de druk in het punt 2
\(p_2\)
en het volume daar
\(V_2\)
.

Dan geldt er (uiteraard)
\(p_2V_2=nRT\)
.

Voor de adiabaat geld dat
\(pV^\gamma=p_2V_2^\gamma\)
als
\(V>V_2\)
.

Afbeelding

Berichten: 80

Re: p(V)-diagrammen

Ik heb een formularium waaruit ik afleidt: W= (p1V1-p2V2)/ (γ-1)

dus dan zou gelden adiabatische arbeid= pVγ= ΔpV/ (γ-1)

en pV is gelijk aan nRT dus: pVγ= nRT/ (γ-1).

Als ik het voldoende goed begrijp?

Berichten: 555

Re: p(V)-diagrammen

Oh, ik heb je vraag nog eens iets beter nagelezen.

Je wilt dus een algemene adiabaat tekenen, niet diegene die volgt op de isotherm in de Carnot cyclus.

Je eerste formule is volgens mij niet helemaal correct. (Ik kan je een uitwerking geven als je die wilt hebben.)

Die moet zijn
\(W=\frac{pV^\gamma(V_1^{1-\gamma}-V_2^{1-\gamma})}{1-\gamma}\)
Hieruit zou ik niet direct de constante kunnen afleiden. Zeker niet als ik jouw werkwijze volg.

Heb je ook ergens een beginpunt of eindpunt gekregen? Mag je dat vrij kiezen?

In dat geval kan je gewoon de methode die ik eerder aanhaalde gebruiken om je constante te bepalen.

Berichten: 80

Re: p(V)-diagrammen

Als je wil mag je me de uitwerking van de formule bezorgen als dat gaat.

Begin- of eindpunten zijn zelf te kiezen. Maar ik zie niet hoe ik uit die formule wel een constante zou kunnen halen oftewel een adiabaat zou kunnen tekenen.. En stelt p dan eigenlijk het verschil van druk in eind- en beginpunt voor?

Ik zou toch een formule moeten kunnen krijgen van de vorm p(V)=... en in deze staat zelfs een onbekende factor arbeid? Of mag ik niet zo simpel denken? :?

Berichten: 555

Re: p(V)-diagrammen

Ok, je weet dat gedurende het volledige proces moet gelden dat
\(pV^\gamma=C\)
.

Je kan je begin punt kiezen, nu zijn er 3 mogelijkheden.

Of je kiest begindruk en beginvolume, of begindruk en begintemperatuur of begintemperatuur en beginvolume.

Uiteindelijk zijn die 3 mogelijkheden volledig equivalent omdat je een voorschrift voor het verband tussen die 3 grootheden kent, de ideale gaswet.

Stel je kiest in het begin p1 en V1.

Dan geldt gedurende het volledige proces dat
\(pV^\gamma=p_1V_1^\gamma=Constante\)
.

Je constante wordt dus bepaald door je beginwaarden.

Zie je dat nu in? Ik heb trouwens ook nergens een exacte uitdrukking voor de constante gevonden onafhankelijk van p en V.

Nu voor de afleiding van de arbeid, eerst een kleine vraag ken je integralen?

Anders zal je het niet kunnen volgen zonder veel zelfstudie in dat gebied.

Berichten: 80

Re: p(V)-diagrammen

Dus eigenlijk kies ik een willekeurig punt A (V1,p1), dit punt gooi ik in de formule pVγ zodat ik na berekening mijn C uitkom. Dit is de cte van een bepaalde adiabaat dus kan ik daarna voor die ene adiabaat de formule p(V)= C/ Vγ opstellen en mijn kromme tekenen?

Berichten: 555

Re: p(V)-diagrammen

Juist, dat is het enige wat je in dit geval kan doen (voor zover ik zie).

Berichten: 80

Re: p(V)-diagrammen

Maar wat hebben de molaire massa en temperatuur dan nog voor invloed? :?

Reageer