Ответы на госэкзамены

1.Параметры состояния рабочего тела, способы и единицы их измерения.

Ответ:

Термодинамика изучает превращения энергии в различных процессах, происходящих в макроскопических системах и сопровождающихся тепловыми эффектами.

Термодинамическая система представляет собой совокупность материальных тел, находящихся в механическом и тепловом взаимодействии друг с другом и с окружающими систему внешними телами.

Простейшей термодинамической системой является рабочее тело, осуществляющее взаимное превращение теплоты и работы.

Свойства каждой системы характеризуется рядом величин, которые принято называть термодинамическими параметрами.

Давление обусловлено взаимодействием молекул рабочего тела с поверхностью и численно равно силе, действующей на единицу площади поверхности тела по нормали к последней.

,

где n-число молекул в единице объема; m-масса молекулы; c²-средняя квадратическая скорость поступательного движения молекул.

В международной системе единиц давление выражается в паскалях (1 Па=1 Н/м²).

Поскольку эта единица мала, удобнее использовать 1 кПа=1000Па и 1 МПа=10⁶Па.

1 бар=750 мм рт.ст.; 1атм=1кг.с/см²=0.981 бар=735 мм рт.ст.=10м вод ст.

Давление измеряется при помощи манометров, барометров и вакуумметров. Жидкостные и пружинные манометры измеряют избыточное давление, представляющее собой разность между полным и абсолютным давлением р измеряемой среды и атмосферным давлением р_атм, т.е. p_изб = р - р_атм.

Приборы для измерения давления ниже атмосферного называют вакуумметрами; их показания дают значения разряжения (или вакуума): р_в = р_атм – р т.е избыток атмосферного давления над абсолютным.

Температурой называется физическая величина, характеризующая степень нагретости тела. Понятие о температуре вытекает из следующего утверждения: если две системы находятся в тепловом контакте, то в случае неравенства их температур они будут обмениваться теплотой друг с другом, если же их температуры равны, то теплообмена не будет.

С точки зрения молекулярно-кинетической представлений температур есть степень мера интенсивности теплового движения молекул. Ее численное значение связано с величиной средней кинетической энергии молекул вещества:

,

где k-постоянная Больцмана, равная 1,380662*10^-23 Дж/К.

Температура Т, определенная таким образом называется абсолютной.

В системе СИ единицей температуры является кельвин (К); на практике широко применяется градус Цельсия (⁰С). Соотношение между абсолютной Т и стоградусной t температурами имеет вид

T = t+273,15.К

В промышленных и лабораторных условиях температуру измеряют с помощью жидкостных термометров, пирометров, термопар и других приборов.

Удельный объем v – это объем единицы массы вещества. Если однородное тело массой М занимает объем V, то по определению .;

Для сравнения величин, характеризующих системы в одинаковых состояниях, вводиться понятие «нормальные физические условия»: р=760 мм рт.ст.=101,325 кПа;

Т=273,15 К.

Если все термодинамические параметры постоянны во времени и одинаковы во всех точках системы, то такое состояние системы называется равновесным

Если между различными точками в системе существуют разности температур, то она является неравновесной.