Når en gas gennemgår adiabatisk ekspansion bliver den afkølet pga.?

Under adiabatisk ekspansion gennemgår en gas en volumenændring, uden at der tilføres eller fjernes varme fra systemet (Q =0). Når gassen udvider sig, virker den ved at skubbe mod omgivelserne. Dette arbejde udføres på bekostning af gassens indre energi, hvilket forårsager et fald i dens temperatur. Derfor bliver gassen afkølet på grund af omdannelsen af ​​intern energi til arbejde.

Her er en forklaring på processen:

1. Udgangstilstand: Overvej en gas indesluttet i en beholder ved en bestemt temperatur, volumen og tryk.

2. Adiabatisk udvidelse: Beholderen udvides pludselig, så gassen kan optage et større volumen. Da udvidelsen er adiabatisk, udveksles der ingen varme mellem gassen og dens omgivelser.

3. Arbejd udført af gassen: Når gassen udvider sig, skubber den mod beholderens ekspanderende vægge og udfører arbejde (W) på omgivelserne. Dette arbejde er positivt, fordi gassen udøver en kraft over en afstand i forskydningsretningen.

4. Intern energi: Ifølge termodynamikkens første lov kan energi ikke skabes eller ødelægges, kun overføres mellem forskellige former. I dette tilfælde, da der ikke tilføres varme til systemet (Q =0), skal arbejdet udført af gassen (W) komme fra gassens indre energi (U).

5. Køleeffekt: En gass indre energi er relateret til dens temperatur. Efterhånden som gassen virker ved at udvide sig, falder dens indre energi. Dette fald i indre energi får gassens temperatur til at falde.

Sammenfattende, under adiabatisk ekspansion, er det arbejde, som gassen udfører, afledt af dens indre energi, hvilket fører til et fald i temperaturen og en kølende effekt på gassen.