Заняття № 1. Газові закони та цикли.
План заняття.
Мета: зміст предмету . Література.
Загальні поняття про газ.
Перший закон термодинаміки.
Замкнутий процес.
5. Цикл Карно.
6. Другий закон термодинаміки.
7. Цикл компресора.
1. Предмет ДВЗ є другим розділом предмету "Автомобілі".
Мета предмету: Дати учням необхідні відомості про особливості робочих процесів, які відбуваються в автомобільних двигунах. Навчити дослідно визначати і оцінювати потужність економічність двигунів, ознайомити з принципами конструювання, вибору матеріалів і термообробки основних деталей двигунів.
Зміст предмету. В першій частині викладаються основи технічної термодинаміки. В другій частині даються основи гідравліки, а також розглядають конструкцію механізмів та систем. Література: 1. Коденцев і інші " ДВЗ ", Київ, 1974.
2. Богданов і інші " Автомобільні двигуни ",Машинобудування, 1987.
Технічна термодинаміка вивчає перетворення теплоти на роботу в Теплових двигунах і практичних способів цього перетворення.
2. Загальні поняття про газ.
Природні гази, між молекулами яких існують сили молекулярного зчеплення, а самі молекули займають якийсь об'єм, прийнято називати реальними. Теоретично вивчити властивості цих газів дуже важко, а закономірності вивчені експериментально, мають складний характер. Тому для одержання простих розрахунків вивчаємо ідеальний газ.
Ідеальним газом називають неіснуючий в природі газ, що складається з абсолютно пружним молекул, між якими не діють сили взаємного притягання, а об'єм який займають молекули, зникаючи малий порівняно з об'ємом газу, тобто не мають розміру. Параметри, які характеризують газ: Тиск - Ρ (Па), (Н/м 2); Температура - Τ (К); Об'єм-V (м3).
Температура газу - це міра кінетичної енергії поступово рухомих молекул газу, яка характеризує ступінь нагріву газу. Вимірюється термометром.
Тиск - це відношення сили тиску газу до одиниці площі. Вимірюється барометром, манометром, вакуумметром. Розрізняють: Абсолютний тиск - (Рабс ); Надлишковий тиск - (Рнадл); Тиск розрідження (вакум) - (Рвак)
Рабс = Рнадл + Рбар ( при надлишковому тиску)
Рабс = Рбар – Рвак ( при вакуумі )
В розрахунках треба користуватися тільки Рабс
Питомий об'єм - це об'єм одиниці маси речовини (υ).
υ =V/M (м3 /кг)
Густина - це маса одиниці об'єму речовини (ρ – величина обернена до питомого об’єму)
ρ =М/V(кг/м3); υ ρ =l
Нормальні умови газу: Рн = 101,3 кПА ; Тн = 273 К.
3. Перший закон термодинаміки є частковим випадком закону, збереження і перетворення енергії (енергія не зникає і не виникає знов, а тільки переходить з одного виду в інший, або передається від одного типа енергії іншому).
3.1 Теплова енергія може перетворюватися в механічну, а механічна в теплову в еквівалентних кількостях. Q = AW ( загальна формула першого закону термодинаміки)
де Q - кількість теплової енергії - (Дж); W – кількість механічної енергії - (Дж).
А= Q / W - термічний еквівалент механічної роботи в системі СІ А=1.
Згідно закону збереження енергії, загальний запас енергії ізольованої термодинамічної системи при любих перетвореннях остається постійним.
∆Q+∆U+∆W= 0 це є основне рівняння першого закону термодинаміки. Або ∆Q=∆U+∆W
3.2. Термодинамічним процесом називається процес зміни стану робочого тіла, який супроводжується зміною його параметрів.
Всякий процес здійснюється в одному з двох напрямків, один з яких називається прямим, а другий зворотнім.
Роздивимося термодинамічний процес прямий 1-2(розширення). Для його здійснення потрібно підведення деякої кількості теплоти ∆Q до робочого тіла (в цей час зменшилася внутрішня енергія U2 < U1· За рахунок роботи розширення запас механічного акумулятора збільшується на ∆W.
Нехай процес здійснюється в зворотному напрямку 2-1 (стиснення) це потребує витрати енергії механічного акумулятора, а в тепловий акумулятор вернеться теж сама кількість ∆Q теплоти, то такий процес буде зворотним.
Таким чином зворотнім процесом є такий процес, при здійснені якого в прямому і зворотних напрямках всі елементи термодинамічні системи (робоче тіло, тепловий і механічний акумулятори) повертається в початковий стан.
