náhľad|Zobrazenie cyklu trojstupňového parného stroja v p-V diagrame. p-V diagram (iné názvy: diagram tlak - objem, tlakový diagram ) je stavový diagram, v ktorom sa zobrazuje závislosť tlaku plynu na jeho objeme. Na vodorovnú os sa vynáša objem na zvislú os tlak. Používa sa na vizualizáciu termodynamických dejov a tepelných obehov v uzavrených systémoch.
Body v p-V diagrame Každý bod v p-V diagrame určuje jednoznačne stav skúmaného plynu. Pri známom množstve skúmaného plynu na základe znalosti tlaku a objemu je možné vypočítať teplotu podľa stavovej rovnice. Napríklad pre ideálny plyn zo stavovej rovnice ideálneho plynu vyplýva:
kde – je teplota plynu – je tlak plynu – je objem plynu – je počet mólov plynu – je univerzálna plynová konštanta
Čiary v p-V diagrame náhľad|Zobrazenie základných termodynamických dejov v p-V diagrame. Spojité čiary v p-V diagrame zobrazujú rôzne termodynamické deje alebo ich postupnosť, pomocou ktorých sa skúmaný plyn dostane z jedného stavu do druhého. Základné termodynamické deje majú charakteristický priebeh čiar. Je ich možné vyjadriť rovnicou všeobecnej polytropy s exponentom n: p.vn = const. (pozri obrázok): izobara - čiara je rovnobežná s vodorovnou osou (n=0) izochora - čiara je rovnobežná so zvislou osou (n= ) izoterma - pre ideálny plyn je čiara hyperbola (n=1) adiabata - pre ideálny plyn je čiara exponenciálna krivka s exponentom rovným Poissonovej konštante (n=k) polytropa - všeobecná krivka prebiehajúca vo výseku medzi izotermou a adiabatou
Plochy v p-V diagrame náhľad|Všeobecné zobrazenie prechodov medzi stavmi 1 a 2 v p-V diagrame. Plošný obsah uzavretej plochy v p-V diagrame je úmerný objemovej (mechanickej) práci. Toto vyplýva zo vzťahu pre prácu, čo je v danom prípade aj vzťah pre výpočet plochy v daných súradniciach diagramu:
kde – je objemová práca (J) – je funkcia priebehu tlaku plynu pri deji z bodu 1 do bodu 2 (Pa) – je funkcia priebehu tlaku plynu pri deji z bodu 2 do bodu 1 (Pa) – je najmenší objem počas cyklu (m3) – je najmenší objem počas cyklu (m3) – je diferenciál objemu (m3)
Ak termodynamické deje prebiehajú okolo ohraničenej plochy v smere hodinových ručičiek, táto práca sa z pracovného obehu získava, diagram teda zodpovedá tepelnému motoru. Ak termodynamické deje prebiehajú okolo ohraničenej plochy proti smeru hodinových ručičiek, táto práca sa v pracovnom obehu spotrebúva, diagram teda zodpovedá pracovnému stroju.
Zobrazenie základných tepelných obehov v p-V diagrame Pracovné cykly piestových motorov
Pracovné cykly turbín
Indikátorový diagram náhľad|Naznačenie rozdielov medzi indikátorovým diagramom a teoretickým obehom v p-V diagrame Ottovho cyklu (zážihový motor). p-V diagram môže byť aj jedným z vyjadrení indikátorového diagramu. Indikátorový diagram sa získava z rýchleho snímača tlaku umiestneného priamo v pracovnom priestore motora, alebo stroja. Zachytáva teda skutočný priebeh tlaku ktorý sa vplyvom rôznych dejov (prieťah zapálenia, nedokonalosť spaľovania, prestup tepla, straty škrtením, ...) od teoreticky modelovaného odlišuje.
Pozri aj p-v diagram T-s diagram
Referencie
Iné projekty
Zdroje
Kategória:Diagramy v termodynamike Kategória:Plyny Kategória:Tlak