6 Круговой процесс(цикл)

Круговой процесс (цикл) в термодинамике, процесс, при котором физическая система (например, пар), претерпев ряд изменений, возвращается в исходное состояние. Термодинамические параметры и характеристические функции состояния системы (температура Т, давление р, объём V, внутренняя энергия U, энтропия S и др.) в конце Круговой процесс вновь принимают первоначальное значение и, следовательно, их изменения при Круговой процесс равны нулю (DU = 0 и т. д.). Все изменения, возникающие в результате Круговой процесс, происходят только в среде, окружающей систему. Система (рабочее тело) на одних участках Круговой процесс производит положительную работу за счёт своей внутренней энергии и количеств теплоты Q_n, полученных от внешних источников, а на др. участках Круговой процесс работу над системой совершают внешние силы (часть её идёт на восстановление внутренней энергии системы). Согласно первому началу термодинамики (закону сохранения энергии), произведённая в Круговой процесс системой или над системой работа (А) равна алгебраической сумме количеств теплоты (Q), полученных или отданных на каждом участке Круговой процесс (DU = Q — А = 0,А = Q). Отношение А/Q_n (совершённой системой работы к количеству полученной ею теплоты) называется коэффициентом полезного действия (кпд) Круговой процесс. Различают равновесные (точнее, квазиравновесные) Круговой процесс, в которых последовательно проходимые системой состояния близки к равновесным, и неравновесные Круговой процесс, у которых хотя бы один из участков является неравновесным процессом. У равновесных Круговой процесс кпд максимален. На рисунке дано графическое изображение равновесного (обратимого) Карно цикла, имеющего максимальное кпд. Круговой процесс называется прямым, если его результатом является совершение работы над внешними телами и переход определённого количества теплоты от более нагретого тела (нагревателя) к менее нагретому (холодильнику). Круговой процесс, результатом которого является перевод определённого количества теплоты от холодильника к нагревателю за счёт работы внешних сил, называется обратным Круговой процесс или холодильным циклом.

7 Газовые смеси, способы задания, вычисление параметров состояния, кажущейся молекулярной массы и газовой постоянной смеси, определение парц давл

газовые смеси. В качестве примера можно

назвать продукты

сгорания топлива в двигателях

внутреннего сгорания, топках печей и па-

ровых котлов, влажный воздух в сушиль-

ных установках и т. п.

Основным законом, определяющим

поведение газовой смеси, является закон

Дальтона: полное давление смеси иде-

альных газов равно сумме парциальных

давлений всех входящих в нее компо-

нентов:

Парциальное давление р, —

давление, которое имел бы газ, если бы

он один при той же температуре занимал

весь объем смеси.

Способы задания смеси. Состав га-

зовой смеси может быть задан массовы-

ми, объемными или мольными долями.

Массовой долей называется

отношение массы отдельного компонента

Mi к массе смеси М:

gi= Mi/M.

Массовые доли часто задаются

в процентах. Например, для сухого воз-

духа gN2«77%; gO2«23%.

Объемная доля представляет

собой отношение приведенного объема

газа V, к полному объему смеси V:

ri=Vi/V

Приведенным называется объем,

который занимал бы компонент газа, ес-

ли бы его давление и температура равня-

лись давлению и температуре смеси.

Для вычисления приведенного

объема запишем два уравнения состоя-

ния j-ro компонента:

PiV=MtRiT; pVi = MiRiT.

Первое уравнение относится к состоянию

компонента газа в смеси, когда он имеет

парциальное давление р, и занимает пол-

ный объем смеси, а второе уравнение —

к приведенному состоянию, когда давле-

ние и температура компонента равны,

как и для смеси, р и Т. Из уравнений

следует, что

Иногда бывает удобнее задать со-

став смеси мольными долями. Моль-

ной долей называется отношение

количества молей Ni, рассматриваемого

компонента к общему количеству молей

смеси N.

В соответствии с законом Авогадро

объемы моля любого газа при одинако-

вых р и Т, в частности при температуре

и давлении смеси, в идеально газовом

состоянии одинаковы. Поэтому приве-

денный объем любого компонента может

быть вычислен как произведение объема

моля Vмю на число молей этого компо-

нента, т. е. Vi= VмюNi, а объем смеси — по

формуле V=VмюN Тогда Vi/V = ri =

= Ni/N, и, следовательно, задание смеси

идеальных газов мольными долями рав-

нозначно заданию ее объемными долями.

Газовая постоянная смеси газов

pV = MRcмT, D.45)

где

что смесь идеальных газов также подчиняется

уравнению Клапейрона.

Кажущаяся молекулярная масса смеси.

Соотношение между объемными и массо-

выми долями

8 Первое нач термодинамики. Сущность, формулировки

Первое начало термодинамики - один из трех основных законов термодинамики, представляющий собой закон сохранения энергии для систем, в которых существенное значение имеют тепловые процессы. Согласно первому  началу термодинамики, термодинамическая система (например, пар в тепловой машине) может совершать работу только за счёт своей внутренней энергии или каких-либо внешних источников энергии. Первое начало термодинамики  объясняет невозможность существования вечного двигателя 1-го рода, который совершал бы работу, не черпая энергию из какого-либо источника.Сущность первого начала термодинамики заключается в следующем:

При сообщении термодинамической системе некоторого количества теплоты Q в общем случае происходит изменение внутренней энергии системы U и система совершает работу А:

Q = U + A

  Уравнение (1.4), выражающее первое начало термодинамики, является определением изменения внутренней энергии системы (U), так как Q и А — независимо измеряемые величины.  Внутреннюю энергию системы U можно, в частности, найти, измеряя работу системы в адиабатном процессе (то есть при Q = 0): А_ад = — U, что определяет U с точностью до некоторой аддитивной постоянной U₀:

U = U + U₀    

  Первое начало термодинамики утверждает, что U является функцией состояния системы, то есть каждое состояние термодинамической системы характеризуется определённым значением U, независимо от того, каким путём система приведена в данное состояние (в то время как значения Q и А зависят от процесса, приведшего к изменению состояния системы). При исследовании термодинамических свойств физической системы первое начало термодинамики обычно применяется совместно со вторым началом термодинамики.