11 Обратимые и необратимые процессы
Р
авновесный
процесс А-B
в котором газ расширяясь проходит через
равновесное состояние A1,2B.
В этом процессе получилась работа
расширения Ар=Sabcd.
Для того, чтобы рабочее тело привести
в первоначальное состояние необходимо
от точки B
провести процесс сжатия. Если увеличить
давление на dp,
то поршень переместится на величину dV
и сожмёт газ в цилиндре до P+dp.
Затраченная работа в процессе сжатия
хар-ся площадью lсж.=Sbadc;
lрас.=lсж.
При таких условиях все точки прямого
процесса сольются со всеми точками
обратного процесса. Такие процессы,
протекающие в прямом и обратном
направлениях без остаточных изменений,
как в самом рабочем теле, так и окр. среде
наз. обратимыми. Таким образом любой
равновесный термодинамический процесс
изменения состояния рабочего тела
всегда будет обратимым термодинамическим
процессом. Термодинамический процесс,
который проходит через неравновесные
состояния наз. необратимым. В результате
необратимых процессов в прямом и обратном
направлениях термодинамическая система
не возвратится в первоначальное состояние
без затраты из вне энергии.
,
p- давление рабочего тела
, p'- давление внешней среды
L обр.> Lнеобр. – расширение; L обр.> Lнеобр.- сжатие
С
увеличением рабочего объёма на величину
dV
тело совершает внешнюю работу dL
по преодолению внешних сил:
-
изменение внутр. энергии
12. Аналитическое выражение 1-го закона термодинамики. Первый закон вытекает из всеобщего закона сохранения и превращения энергии. Он гласит, что в изолированной системе сумма всех видов энергии является величиной постоянной, значит, что уменьшение какого-либо вида энергии в одной системе сопровождается увеличением энергии в другой системе. Зависимость между тепловой и полученной работой: Q=A*L, A-тепловой эквивалент работы. Он зависит от системы единиц, выбранных для измерения теплоты и работы. Если теплота и работа выражается в одних единицах, то Q=L, где Q-тепло, L-полученная в результате его использованная работа. Энергия к рабочему телу подводится или отводится от него лишь в форме тепла или механической работы. Поэтому Q=U+L, где Q-сумма кол-во подведённого к термодинамической системе тепла, U-изменение внутренней энергии термодинамической системы, L-суммарная работа изменения объёма термодинамической системы.
13. Энтальпия
Удельная энтальпия это отношение энтальпии к массе тела
, Cp
–
удельная теплоемкость, Т – температура.
Если в качестве независимых параметров выбрать давление и температуру, то модно получить для обратимых процессов.
У
дельная
энтальпия больше внешней теплоты q
на величину Vdp.
Изменение удельной энтальпии во всех процессах, протекающих в одинаковых точках АВ одинаково.
i= энергии расширенной системы тела и окружающей среды.
В
этом заключается физический
смысл энтальпии:
,
где Е – полная энергия системы, состоящая
из удельной внутренней газа U
и потенциальной энергии PV
(поршень с газом).
14. Теплоёмкость газа.
Отношение элементарного количества теплоты ∂q, при бесконечно малом его изменении его состояния, к изменению температуры называется удельной теплоёмкостью.
Х-способ подвода теплоты
Величина q в данном выражении зависит не только от интервала температур, но и от способа подвода теплоты.
Общее количество теплоты подведенное в некотором процессе 1-2 может выражаться по следующему выражению.
