Question

Можно ли сжать газ так, чтоб он нагрелся до 1500 град?

Ну, например, водород, гелий или другой легкий газ?

Answer 1

Я не могу себя назвать большим специалистом по механике газов, зато я умею разыскивать информацию, а затем делать из найденного выводы.

В частности в статьях, которые мне попались в Интернете, говорится следующее: Да, газ можно довести сжатием до высоких температур, даже до 10 тысяч Цельсия, где, естественно, разница между Цельсием и Фаренгейтом не имеет никакого значения (Это вероятно, была шутка).

Вот что пишется в одной статье.

Другими словами, чтобы достичь нужной температуры без существенного повышения давления, процесс необходимо разбить на стадии.

Т.к. вопрос этого не запрещал, то, значит, и ответ сгодится.

Совершенно правильно замечание ответчиков в вопросе что процесс должен быть адиабатическим, т.е. изолированным от внешней среды, а иначе нагрев пойдет на стенки содержащего газ сосуда.

Если процесс производить очень быстро, то он как бы становится адиабатическим. В результате такое происходит в двигателях внутреннего сгорания, а так же в соплах ракет.

Собственно компрессионные машины работают на принципе нагревания газа при сжатии.

Возможно, что зашедшим на БВ будет интересно прочесть научную статью об импульсном нагреве газов.

По крайней мере там приведены графики как раз для температур, близких к указанной в вопросе. Т.к. статья от 2016 года, то предполагаю, что вопрос поведения газов и условий их нагрева все еще в стадии изучения.

Ну а если вы хотели непременно формул, то в этом я пас. Как тот революционный матрос, который говорил: "Графики и таблицы пропускаем, в революционную суть вникаем". Суть революционной может быть в научном мире, а не только в политическом.

Answer 2

Конечно можно, но это надо делать быстро. Иначе вся работа внешних сил против давления газа, которая и идёт на его нагрев, будет потрачена на нагрев стенок сосуда и окружающей среды.

<hr />

Теперь, если позволите, небольшой ликбез.

Закон Шарля тут не работает. Потому что закон Шарля хоть и связывает давление с температурой, но вот независимой переменной в нём является температура, а зависимой - давление. В этом законе не температура растёт с давлением, а наоборот - давление с температурой.

И второй момент, который тоже многие упускают: законы идеальных газов, которые изучают в школе, в том числе и закон Шарля, верны только в приближении бесконечно медленного процесса. В реальности бесконечно медленных процессов не бывает, поэтому реальное сжатие газа обычно происходит адиабатически, и закон там не pV/T=const, а pVᵞ/T=const, где γ - показатель адиабаты, который для водорода равен 7/5, а для гелия - 5/3. Откуда следует, что для нагрева газа с 300 К (примерно нормальные условия) до 1800 К (примерно 1500 по Цельсию), то есть раз в шесть, давление должно возрасти не в 36 раз, а раз в восемьдесят или даже больше.

Но чисто качественно ответ на вопрос утвердительный: да, можно. Можно даже больше - не до каких-то жалких 1500 градусов, а до десятков миллионов градусов. Ровно так работают термоядерные реакторы с лазерным обжатием мишени - резкое сжатие смеси дейтерия и трития под действием мощного лазерного импульса создаёт в мишени и давление, и температуру, достаточные для термоядерной реакции.

Answer 3

Метод наименьших интервалов, например, объём газа уменьшился в 2 раза температура увеличилась в 2 раза. Во сколько раз увеличилось давление?

P1*V/T=P2*0,5*V/2*T

P1 = 4

В 4 раза увеличилось давление.

Во сколько раз 1500°С+273°С больше 20°С+273°С? Считаем:

773/293=6,05 раза

P1*V/T=P2*1/6*V/6*T

Р1 = 36 мпа

Если давление в сосуде было 1 атмосфера, то для достижения 1500°С с 20°С давление газа будет 36 атмосфер. Температура воспламенения водорода 510°С. Если там есть воздух произойдёт взрыв. Ведь на этом принципе работают двигатели внутреннего сгорания. Если нет воздуха (горение без кислорода невозможно), то ничего не произойдёт. Но водород приближается к жидкому агрегатному состоянию. Кажется, 40 атмосфер - это оно и есть.

Гелий инертный газ. Вероятно, в вопросе имеется ввиду чистый газ. Тогда мой ответ:

Можно сжать любой газ, чтобы он нагрелся до 1500°С. Но так как в вопросе отсутствуют параметры: "первоначальное давление, начальная температура, скорость сжатия", то мой ответ: "Можно!", потому что я взяла первоначальное давление 1 атмосферу (1 мпа), первоначальную температуру 20°С.

Answer 4

Согласно закона Шарля, чтобы разогреть газ к примеру, от 20С (293К) до 1500С (1773К), нужно увеличить давление с 1 атмосферы до 1773/293=6,5 атмосферы. Так что, собственно, ничего сложного. Правда, расчёты эти - для идеального газа.

Answer 5

Я не силён в физике, но ещё помню, что при сжатии газ нагревается, а при расширении остывает. Причём, работает ещё и закон сохранения энергии. Следовательно, на сколько газ нагреется (от исходной своей температуры) при сжатии, на столько же он и охладится при расширении до исходного давления. И ещё помню про абсолютный нуль -273°С. Следовательно, охладиться ниже этой температуры газ при расширении не сможет никак. Пусть исходная его температура была +20°С, следовательно, в самом идеальном случае, газ охладится на 293°С (от +20°С до -273°С). На столько же он и нагреется при сжатии, следовательно, нагреть газ сжатием более чем до +313°С (+20°С + 293°С = +313°С) нельзя.

ИМХО