4. Диаграммы термодинамических процессов в pv, ts и hS координатах.

На рис показано взаимное расположение на р, v- и Т, 5-диаграммах политропных процессов с разными значения-ми показателя политропы. Все процессы начинаются в одной точке («в центре»). Изохора (л = ± ∞) делит поле диаграммы на две области: процессы, находящиеся правее изохоры, характеризуются положительной работой, так как сопровождаются расширением рабочего тела; для процессов, расположенных левее изохоры, характерна отрицательная работа. Процессы, расположенные правее и выше адиабаты, идут с подводом теплоты к рабочему телу; процессы, лежащие левее и ниже адиабаты, протекают с отводом теплоты. Для процессов, расположенных над изотермой (n=1), характерно увеличение внутренней энергии газа; процессы, расположенные под изотермой, сопровождаются уменьшением внутренней энергии.

Изображение основных термодинамических процессов идеального газа в pV и Тs-координатах

5. Уравнение состояния идеального газа.

Для равновесной ТДС сущ фун-ая связь между параметрами сост, которая называется Ур-нием состояния.

Из ур-ния и следует что p = nkT.

Рассмотрим 1 кг газа. Учитывая, что в нем содержится N молекул и, следовательно, n = N/υ, получим:

pυ / Т = Nk = const.

Постоянную величину Nk, отнесенную к 1 кг газа, обозначают буквой R и называют газовой постоянной. Поэтому:

pυ / Т = R или pυ = RT - уравнение Клапейрона.

pυ = RT умножев на M получим pV = MRT

Уравнению Клапейрона можно придать универсальную форму, если отнести газовую постоянную к 1 кмолю газа,т. е. к количеству газа, масса которого в килограммах численно равна молеку-лярной массе (а. Положив в (1.4) М=μ. и

V= Vμ, получим для одного моля уравнение Клапейрона — Менделеева: pVμ = μRT

Здесь Vμ — объем киломоля газа, а μR— универсальная газовая постоянная.

В соответствии с законом Авогадро объем 1 кмоля, одинаковый в одних и тех же условиях для всех идеальных газов, при нормальных физических условиях равен 22,4136 м³, поэтому μR = pVμ /T = 101,325-22,4136/273,15 = 8314 Дж/(кмоль-К).

Газовая постоянная I кг газа составляет = 8314/μ.

6. Термодинамические процессы изменения состояния идеального газа.

Изохорный процесс (υ = const)

p₁ / T₁ = p₂ /T₂

l = 0

q = c_v (T₂ – T₁) = u₂ – u₁

ΔS = c_v ln (T₁ / T₂)

Изобарный процесс p = const

υ₁ / T₁ = υ₂ / T₂

l = p (υ₁ – υ₂)

q = c_p (T₂ – T₁) = h₂ – h₁

ΔS = c_pln (T₁ / T₂)

Изотермический процесс T = const

p₁ / υ₁ = p₂ / υ₂

l = RT ln (p₁ / p₂)

q = l

ΔS = R ln (p₁ / p₂) = R ln (υ₂ / υ₁)

Адиабатный процесс S = const, Δq = 0

(υ₁ / υ₂)^m = p₂ / p₁

l = R/m – 1 (T₁ - T₂)

q = 0

ΔS = 0

Политропный процесс pυⁿ = const

T₁ / T₂ = (p₂ / p₁) ^{m – 1/ m}; (υ₁ / υ₂) ^{m – 1} = (T₂ / T₁); p_{2 /} p₁ = (υ₁ / υ₂)^m

l = l = R/m – 1 (T₁ - T₂)

q = c_p (T₂ – T₁) = c_v (n - k)/(n - 1) (T₂ – T₁)

ΔS = c_nln (T₁ / T₂)

7. Смеси идеальных газов.

Смесь идеальных газов обладает след св-ми:

1. каждый газ распространяется по всему объёму смеси

2. газы друг с другом хим не реагируют

3. смесь в целом подчиняется всем газовым законам

Основным законом, определяющим поведение газовой смеси, является закон Дальтона: полное давление смеси идеальных газов равно сумме парциальных давлений всех входящих в нее компонентов: p = Σp_i. Парциальное давление p_i давление, которое имел бы газ, если бы он один при той же температуре занимал весь объем смеси.

Способы задания смеси. Состав газовой смеси может быть задан массовыми, объемными или мольными долями

Массовой долей называется отношение массы отдельного компонента Mi; к массе смеси М: g_i = M_i / M

Очевидно, что M = ΣM_i Σg_i = 1. Массовые доли часто задаются в процентах.

Объемная доля представляет собой отношение приведенного объема газа V_i к полному объему смеси V: r_{i =} V_i /V

Приведенным называется объем, который занимал бы компонент газа, если бы его давление и температура равнялись давлению и температуре смеси.

смесь идеальных газов также подчиняется уравнению Клаиейрона: R_см = Σ g_iR_i. Т.к. R = 8314/μ, то

R_см = 8314 Σ gi/μi