30.Адіабатний процес.Рівняння Пуассона

Адіабатним процесом називається такий процес, який відбувається без теплообміну термодинамічної системи з навколишнім середовищем (Q₁₂ = 0). Розглянемо адіабатний процес: (1) (2), Q₁₂ = 0, Р₁,V₁,Т₁ V₂, Р₂,Т₂. Перший закон термодинаміки для адіабатного процесу має вигляд:

, або . Тобто в адіабатному процесі робота виконується газом за рахунок зміни його внутрішньої енергії: якщо газ адіабатно розширюється, його робота додатна A₁₂>0, внутрішня енергія зменшується U₁₂<0 і газ охолоджується Т₂<Т₁, якщо ж газ адіабатно стискається A₁₃<0 ( ), його внутрішня енергія і температура зростають U₁₃>0, Т₃>Т₁ (рис. 2.18). Робота газу в адіабатному процесі знаходиться з виразу: = –С_VT = .Теплоємність в адіабатному процесі: C_Q= C_т_Q=0 = . Рівняння адіабатного процесу: PV^ = const, або . Цей вираз називають рівнянням Пуассона. Тут – показник адіабати, або коефіцієнт Пуассона, який залежить від виду газу. Оскільки 1, то крива залежності P(V)V^- у випадку адіабатного процесу спадає крутіше, ніж у випадку ізотермічного процесу P(V)V^-1 (рис. 2.18). Інший вигляд рівняння адіабати можна отримати, використавши рівняння Менделєєва–Клапейрона й виразивши з нього тиск через об’єм і температуру або об’єм через тиск і температуру: або .

33.Оборотні і необоротні цикли.Прямі і зворотні цикли У термодинаміці важливе значення мають такі процеси, коли термодинамічна система після проходження ряду станів повертається до початкового стану (P₁,V₁,T₁)(P₂,V₂,T₂). Такі процеси називаються коловими процесами або циклами.

На діаграмі (рис. 2.19) зображений цикл, у якому спочатку на ділянці (1)(а)(2) газу надається кількість теплоти Q₁₂ = Q₁, газ розширюється і виконує додатну роботу А₁₂. Потім зовнішні сили стискають газ на ділянці (2)(b)(1), виконуючи роботу , і від газу забирається кількість теплоти Q₂₁ = –Q₂. Робота газу на цій ділянці від’ємна , причому . Такий цикл, який виконується за годинниковою стрілкою, називається прямим циклом. Сумарна робота газу в даному циклі додатна А₁₂₁ = А₁₂ + А₂₁ 0 й дорівнює площі заштрихованої фігури. Я кщо здійснити цикл проти годинникової стрілки, то робота буде та сама за абсолютною величиною, але від’ємна оскільки робота розширення газу на ділянці (1)(b)(2) менша, ніж робота зовнішніх сил стискання газу на ділянці (2)(а)(1). Такий процес називається зворотним циклом. Застосуємо перший закон термодинаміки до прямого циклу, що використовується у теплових двигунах: Q₁₂₁ = U₁₂₁ + A₁₂₁, або Q₁₂₁ = A₁₂₁, оскільки U₁₂₁  = U(121) = 0 і робота, що виконується за один цикл, дорівнює сумарній підведеній теплоті. Цю теплоту можна знайти як: Q₁₂₁ = Q₁₂ + Q₂₁ =  Q₁  –  Q₂, де Q₁ – кількість теплоти, що надається газу при його розширенні; Q₂ – кількість теплоти, що віддається газом при його стисканні.Звідси, корисна робота циклу A = A₁₂₁ = Q₁  –  Q₂, і термічний коефіцієнт корисної дії (ККД) для прямого циклу, що визначається відношенням корисної роботи, виконаної газом, до енергії у формі теплоти, яку він отримав від зовнішніх джерел, дорівнює: Важливим поняттям у термодинаміці є поняття оборотного термодинамічного процесу. Термодинамічний процес називається оборотним, якщо він може проходити як у прямому напрямку, так й у зворотному через ті самі проміжні стани, без змін в навколишньому середовищі. Необоротним називається процес, коли зворотний перехід через ті самі проміжні стани неможливий. Оборотні процеси – це ідеалізація реальних процесів. Усі реальні процеси є необоротними.