11.Анализ политропного процесса

Политропным процессом называется процесс, все состояния которого удовлетворяются условию:

P· nn = Const,

где n – показатель политропы, постоянная для данного процесса.

Изобарный, изохорный, изотермический и адиабатный процессы являются частными случаями политропного процесса (Рис.4.5):

при n = ± ¥ n = Const, (изохорный),

n = 0 P = Const, (изобарный),

n = 1 T = Const, (изотермический),

n = l P· n= Const, (адиабатный).

Работа политропного процесса определяется аналогично как при адиабатном процессе:

l = R·(T1 – T2) / (n – 1); (4.25)

l = R·T1·[1 – (n 1/ n 2) n-1] /(n – 1); (4.26)

l = R·T2·[1 – (P2/P1) (n-1)/ n] /(n – 1). (4.27)

Теплота процесса:

q = cn ·(T2 – T1), (4.28)

где cn = cv ·(n - l)/(n – 1) – массовая теплоемкость

политропного процесса

12 Реальные газы. Фазовые переходы в координатах p-V, t-s,p-t. Работа и теплота фазового перехода.

Реальные газы отличаются от идеальных газов тем, что молекулы этих газов имеют объемы и связаны между собой силами взаимодействия, которые уменьшаются с увеличением расстояния между молекулами. При практических расчетах различных свойств реальных газов наряду с уравнением состояния применяется отношение P·n/(R·T)=c, которая называется коэффициентом сжимаемости.

Так как для идеальных газов при любых условиях P·n = R·T, то для этих газов с = 1. Тогда величина коэффициента сжимаемости выражает отклонение свойств реального газа от свойств идеального. Величина с для реальных газов в зависимости от давления и температуры может принимать значения больше или меньше единицы и только при малых давлениях и высоких температурах она практически равна единице. Тогда реальные газы можно рассматривать как идеальные.

В связи с отличием свойств реального газа от свойств идеального газа нужно иметь новые уравнения состояния, которые связывали бы значения P, х, T и давали бы возможность рассчитывать некоторые свойства газов для разных условий. Были предложены многочисленное число различных уравнений состояния реальных газов, но ни одно из них не решает проблему для общего случая. Развитие кинетической теории газов, позволило установит точное уравнение состояния реальных газов в виде:

P·n = R·[1 - Sn /(n + 1)·Bn / nn]. (6.1)

Bn – вириальные коэффициенты, выражаются через потенциальные энергию взаимодействия молекул данного газа и температуру Т.

Однако это уравнение в общем виде не может быть использовано для непосредственных расчетов реальных газов. Для отдельных частных случаях получены расчетные уравнения того или иного реального газа. Из-за сложности вычисления вириальных коэффициентов обычно ограничиваются расчетом первых двух коэффициентов. Тогда расчетное уравнение имеет вид:

P·n = R·(1 – А/n - B/ n2), (6.2)

где А и В - первый и второй вириальные коэффициенты, являющиеся функцией только температуры.

При расчете свойств многих реальных газов уравнения такого типа получили большое распространение.

Теплота́ фа́зового перехо́да — количество теплоты, которое необходимо сообщить веществу (или отвести от него) при равновесном изобарно-изотермическом переходе вещества из одной фазы в другую (фазовом переходе I рода — кипении, плавлении, кристаллизации, полиморфном превращении и т. п.).

Для фазовых переходов II рода теплота фазового превращения равна нулю.

Равновесный фазовый переход при данном давлении происходит при постоянной температуре — температуре фазового перехода. Теплота фазового перехода равна произведению температуры фазового перехода на разность энтропий в двух фазах, между которыми происходит переход.

Различают удельную и мольную теплоту фазового перехода, отнесённые соответственно к 1 кг и 1 молю вещества.