Вступ

1. Основні поняття і визначення

Рис.1-Термодина-мічна система

Термодинамічна система – це сукупність матеріальних тіл, які знаходяться в енергетичній взаємодії між собою і навколишнім середовищем. Приклад термодинамічної системи: циліндр, поршень робоче тіло наведено на рис.1.

Все що знаходиться поза термодинамічною системою називається навколишнім середовищем.

Термодинамічна система взаємодіє з навколишнім середовищем шляхом передачі теплоти і створення механічної роботи.

Робоче тіло (газ) може віддавати або одержувати теплоту, взаємодіючи з більш холодними або більш нагрітими джерелами тепла.

Є верхнє джерело тепла і нижнє джерело тепла.

Термодинамічним станом системи (тіла) називається сукупність фізичних властивостей, характерних для даної системи (тіла).

Термодинамічний стан системи описується макроскопічними величинами, які характеризують фізичні властивості в даний момент і називається термодинамічними параметрами стану. До основних термодинамічних параметрів стану відносяться величини P,V,T тиск Р, питомий об‘єм V і температура T і називаються вони термічними параметрами стану.

Рис.1-Термодинамічний процес

До параметрів стану, як буде показано далі, відносяться також внутрішня енергія U, ентальпія h і ентропія S, які носять назву калоричних параметрів стану.

Послідовна зміна стану термодинамічної системи, яка проходить в результаті енергетичної взаємодії робочого тіла (газу) з навколишнім середовищем, називається термодинамічним процесом. Процес, протікання якого настільки повільне, що в системі в кожний момент часу встигає встановитися рівноважний стан називається рівноважним процесом. При рівноважному термодинамічному стані відсутня зміна значень термодинамічних параметрів у часі.

Рис.3-Термодинамічний круговий процес

Рівноважний стан А і рівноважний процес (А-В)можна зображати у вигляді діаграм, на осях яких відкладаються значення параметрів рівноважних станів (рис.-2).

Зворотним процесом називається такий термодинамічний процес, який

протікає через одні і ті ж рівноважні стани в прямому А-В і зворотному В-А напрямах. Реальні процеси незворотні.

Круговим процесом, або циклом, називається процес, в результаті здійснення якого робоче тіло повертається в початковий стан.

Зворотні кругові процеси є основою теоретичних циклів теплових двигунів і холодильних машин. Порівняння ефективних реальних циклів з ефективністю теоретичних циклів є мірою досконалості процесів, які протікають в реальних умовах.

1.1 Термічні параметри стану і зв‘язок між ними

Термічні параметри стану – тиск, температура, питомий об‘єм.

Абсолютний тиск газу – це є середній результат силової дії молекул газу на стінки ємності, який дорівнює відношенню нормальної складової сили F до площі S, на яку діє сила : , .

Абсолютна температура Т є мірою інтенсивності теплового руху і визначається середньою кінетичною енергією руху молекул газу. Безпосередньо виміряти кінетичну енергію руху молекул практично неможливо. Тому для виміру використовують залежність від температури якої-небудь властивості тіла (теплове розширення, електрорушійна сила між двома контактуючими металами, електричний опір і т. д.). Абсолютна температура виміряється в Кельвінах. Поширення має шкала Цельсія С°=Т-273 К, відомі шкали Фаренгейта, Реомюра.

Питомий об‘єм – це об‘єм, який займає одиниця маси речовини

,

Зворотна величина питомого об‘єму – густина ,

Досвід і теорія показують, що параметри P, ν ,T термодинамічної системи зв‘язані між собою функціональною залежністю

(1)

Ця функція називається рівнянням стану.

В залежності від характеру системи функція (1) буде більш або менш складною. Для 1кг ідеального газу ця функція найпростіша, це рівняння Клапейрона – Менделєєва

Рν=RT →PV=MRT ,

де R –питома газова стала. Її фізичний зміст – робота, яку виконує 1 кг газу при зміні його температури на 1° при постійному тиску.

Питома газова стала визначається за формулою

R= _ R/,

де _ R= 8314 Дж/(кмоль*К) – універсальна газова стала