5.5. Энтальпия

Энтальпия (I) представляет собой функцию состояния. Энтальпия, отнесенная к массе тела, представляет собой удельную энтальпию i, которая характеризуется следующим соотношением: , .

Являясь функцией состояния, удельная энтальпия не зависит от характера процесса, а определяется только начальным и конечным состоянием системы:

.

Изменение удельной энтальпии газа в циклах равно нулю: di = 0.

Если в качестве независимых параметров выбрать давление р и температуру Т, то выражение первого начала термодинамики можно представить в виде:

или

Значения энтальпии для паров, газов, газовых смесей приводятся в технической и справочной литературе. Пользуясь этими данными, можно определять количество теплоты, участвующее в процессе при постоянном давлении.

Энтальпия имеет большое значение и применение при расчетах тепловых и холодильных установок и как параметр состояния рабочего тела значительно упрощает тепловые расчеты. Она позволяет применять графические методы при исследовании всевозможных термодинамических процессов и циклов. Энтальпией особенно целесообразно пользоваться тогда, когда в качестве основных параметров принимают р и Т.

Контрольные вопросы

1. Какие существуют формулировки первого закона термодинамики?

2. Что понимается под внутренней энергией идеального газа?

3. Внутренняя энергия является функцией состояния или процесса?

4. Чему равно изменение внутренней энергии в круговом процессе?

5. Записать аналитическое выражение первого закона термодинамики.

6. Вывод уравнения работы в произвольном процессе.

7. Показать, что работа и количество теплоты зависят от характера процесса.

8. Что такое энтальпия?

9. Другая форма аналитического выражения первого закона термодинамики – с использованием удельной энтальпии.

Задача

Паротурбинная установка сахарного завода мощностью N = 2000 кВт имеет КПД 30 %. На нее расходуется топливо с теплотой сгорания Q_н^р = 27000 кДж/кг. Определить суточный расход топлива.

Решение

кг.

6. Теплоемкость газов. Энтропия

6.1. Основные определения

При расчете теплового оборудования наиболее важным является оценка теплоты, участвующей в процессе.

Сообщение телу теплоты приводит к изменению его состояния и сопровождается изменением температуры. Отношение элементарного количества теплоты δq, полученного телом при бесконечно малом изменении его состояния, к изменению его температуры dt называется теплоемкостью тела:

Величина количества теплоты q зависит не только от температуры, но и от вида процесса подвода теплоты. Общее количество теплоты, полученное в данном процессе, определяется выражением:

Количество теплоты и теплоемкость зависят от характера процесса, величина теплоемкости варьируется в интервале от –∞ до +∞.

6.2. Удельная (массовая), объемная и мольная теплоемкости газов

Различают следующие виды теплоемкости.

1. Удельная (массовая) теплоемкость с_х – величина, равная отношению теплоемкости однородного тела к его массе. Единица измерения .

2. Объемная теплоемкость с′_х – отношение теплоемкости рабочего тела к его нормальному объему при нормальных физических условиях. Единица измерения .

3. Молярная теплоемкость с_м – произведение удельной теплоемкости на молярную массу вещества. Единица измерения .

Между указанными удельными теплоемкостями существует взаимосвязь:

где – удельный объем при нормальных физических условиях; M – молярная масса вещества.