§3. О воздухе.

Сухой воздух содержит: 78,1 % азота – N₂; 21,0 % кислорода – О₂; 0,94 % инертных газов – He, Ne и др.; 0,03 % СО₂ и в небольшом количестве других газов.

1. Средняя молярная масса воздуха:

2. Среднее число степеней свободы молекул воздуха в широком температурном интервале практически совпадает с числом степеней свободы у жестких 2-х атомных молекул (их в воздухе чуть более 99 %).

В приведенных соотношениях:

m – масса рассматриваемой системы,

- средняя молярная масса смеси газов,

n_i – число молей (количество вещества) i –го газа;

- общее количество вещества в системе, выраженное в молях;

i_i – число степеней свободы у молекул i – го газа;

- среднее число степеней свободы для молекул смеси газов (многокомпонентной газовой системы).

3. Средние значения молярных и удельных теплоемкостей:

Тогда в модельном представлении о воздухе, как идеальном газе из жестких молекул, отношение изобарической и изохорической теплоемкостей, обозначаемое g равно:

4. Реальный воздух влажный. Он содержит пары воды. Молекулы воды в газообразном состоянии, как пространственные жесткие, обладают 6-ю степенями свободы. При температуре 25^оС и влажности 65 % доля молекул воды в воздухе не превышает 1,0 %. В отношении среднего значения степеней свободы у молекул такого воздуха это своеобразная компенсация присутствия в нем примерно такой же доли одноатомных молекул инертных газов (i = 3). Поэтому водяной пар, не конденсирующийся в эксперименте, дополнительно приближает среднее число степеней свободы молекул воздуха к пяти ( ).

§4. Адиабатный и политропический процессы.

Адиабатными или изоэнтропийными процессами называют такие, которые протекают в системах, не обменивающихся с объектами, в систему не входящими, внутренней энергией, т.е. в системах теплоизолированных:

Работа системы в адиабатном (изоэнтропийном) процессе совершается за счет убыли ее внутренней энергии. Если речь идет об идеальном газе, то:

К политропическим процессам относят те, для которых теплоемкость системы (в том числе, молярная и удельная) остаются величинами постоянными. Очевидно, что к таким процессам относятся все изопроцессы, включая изоэнтропийный (адиабатный).

Получим уравнения адиабатного и политропического процессов для идеального газа, следуя оговоренным выше условиям теплообмена.

адиабатный процесс Решение полученного дифференциального уравнения довольно просто. (2) Воспользовавшись УС идеального газа легко получить уравнение этого процесса и в других координатах: (3) (4)

политропический процесс m = m ; Cn = const; Cnm = const По УС идеального газа (а) Решение дифференциального уравнения (а) аналогично решению дифференциального уравнения (1) в адиабатном процессе, если (б) n – показатель политропического процесса (показатель политропы). (в) В соответствии с (б) (г)