ния, значение третьего параметра определяют для каждой пары заданных пара­метров из уравнения состояния или эксперимента (рис. 2.4).

Наиболее распространена диаграмма p - v.

Р

T

T

Рис. 2.4. Диаграммы состояния термодинамического рабочего тела

5. Равновесные и неравновесные процессы. Виды равновесных процессов

Состояние, или процесс, рабочего тела может быть равновесным либо не­равновесным.

Равновесными называются процессы, представляющие собой непрерыв­ную последовательность равновесных состояний системы. Равновесное состоя­ние системы характеризуется в частности тем, что все части системы имеют одинаковую температуру и одинаковое давление.

Неравновесными называют процессы, при протекании которых система не находится в состоянии равновесия, т.е. различные части системы имеют раз­личные параметры.

Любой реальный процесс в большей или меньшей степени является не­равновесным. Равновесный процесс является предельным случаем неравновес­ного при стремлении скорости этого процесса к нулю. Равновесные процессы иногда называют квазистационарными.

Виды процессов:

1. изотермический - равновесный процесс, протекающий при постоянной температуре Т = const, линия процесса на диаграмме называется изотермой;

2. изобарный - равновесный процесс, протекающий при постоянном дав­лении p = const (нагрев воды в открытом сосуде), линия процесса на диаграмме называется изобарой;

3. изохорный - равновесный процесс, протекающий при постоянном объ­еме v = const (нагрев воды в закрытом сосуде), линия процесса называется изо- хорой;

4. адиабатный - равновесный процесс, в котором к термодинамической системе не подводится и не отводится тепло, кривая процесса называется адиа­батой.

6. Законы идеального газа (газовые законы)

С помощью уравнения состояния идеального газа можно исследовать процессы, в которых масса и один из трех параметров (давление, температура, объем) остаются неизменными.

Количественные зависимости между двумя параметрами газа при фикси­рованном значении третьего параметра называют газовыми законами.

Закон Бойля — Мариотта

В 1662 году английским ученым Робертом Бойлем, а в 1676 году незави­симо от него французским ученым Эдмом Мариоттом было показано, что при постоянной температуре произведение давления газа на его объем постоянно, т.е. в изотермическом процессе расширения или сжатия газа

pv = const.

Это соотношение носит название закона Бойля - Мариотта.

Закон Гей-Люссака

В 1802 году ученый Жозеф Луи Гей-Люссак установил, что если давление газа в процессе нагрева поддерживать неизменным (т. е. осуществлять изобарный процесс), то объем газа при нагреве будет увеличиваться с ростом температуры, причем эта зависимость оказывается линейной. Т.е. можно показать, что

• _t

• = const.

T

Закон Шарля

В 1787 году французским физиком Шарлем был установлен закон, кото­рый описывает изохорный процесс (т. е. процесс, протекающий при постоянном объеме):

^P = const.

T

Закон Авогадро

Итальянский ученый Авогадро в 1811 г. сформулировал закон, названный впоследствии его именем: в равных объемах разных идеальных газов, находя­щихся при одинаковых температурах и давлениях, заключено равное число мо­лекул.

Рассмотрим два сосуда равного объема, в которых содержится разные идеальные газы. Температура и давление газов одинаковы.

Очевидно, что масса газа в первом объеме может быть определена как

G₁ = N₁m₁; во втором объеме G₂ = N₂m₂, где N - количество молекул, m - масса молекулы газа.