7.Газовые смеси

В теплотехнике гораздо чаще при­ходится иметь дело не с однородным газом, а со смесью нескольких газов (например, с воздухом, природным га­зом, продуктами сгорания топлива и др.).

Смесь идеальных газов - механическая смесь отдельных компонентов, химически между собой нереагирующих, каждый из которых занимает объем газовой смеси и имеет общую с ней температуру и оказывает свое собственное давление. Смесь идеал. газов тоже подчиняется всем законам, относящимся к идеальным газам. Для удобства решения практических задач со смеся­ми газов введено понятие о кажущейся молекулярной массе смеси газов. Это средняя масса из действительных молекулярных масс отдельных компонентов, составляющих смесь. Уравнение состояния смеси газов выводится на основании ур-ний состояния отдельных компонентов смеси и имеет вид:

Газовую постоянную смеси, Дж/(кг·К),можно найти также по формуле

8.1-ый з-н термодинамики, его математическое выражение.

1-ый закон термодинамики является частным случаем всеобщего закона сохранения и превращения энергии. Этот закон устанавливает основные положения взаи­мопревращения теплоты и механической работы, а так­же эквивалентность этих превращений.

1ый закон термодинамики: в неизолированной термодинамической системе изменение внутренней энергии ΔU = разности полученного кол-ва теплоты и совершаемой системой работы. Т.е. подводимое к рабочему тело тепло расходуется на изменение внутренней энергии и на совершение работы.

Пусть в цилиндре с подвижным поршнем находится 1 кг рабочего тела. Если к этому рабо­чему телу подвести q Дж теплоты, то состояние его изменится, поршень перейдет в другое положение и рабочее тело при этом совершит L Дж работы. Разница между кол-вом теплоты, подведенной к рабочему телу, и совершенной им работой выражает изменение внутр. энергии тела

q-L=U₂-U₁; q=(U₂-U₁)+L

Для бесконечно малого изменения состояния рабочего тела (газа) имеем dq = du + dl,

где dq — бесконечно малое количество теплоты, Дж/кг; du — беско­нечно малое изменение внутренней энергии рабочего тела, Дж/кг; dl — бесконечно малое количество совершаемой работы, Дж/кг.

Полученные уравнения являются математическим выражением 1ого закона термодинамики. Если в термодинамическом процессе находится не один, a G кг рабочего тела, то кол-во участвующей в процессе теплоты Q будет Q = Gg

-количество совершаемой работы L = Gl,

-изменение внутренней энергии U₂-U₁=G(u₂-u₁)

9. Выражение 1-ого закона термодинамики для различных процессов.

И зохорный процесс (v=const) совершается в герметично закрытом сосуде при нагрева­нии или охлаждении газа. В изохорном процес­се давление газа изменяется прямо пропорционально его абсолютной t и вся подведенная теплота идет на увеличение внутр. энергии. q_v=C_vm(T₂-T₁)

Изобарный процесс (р=const) - по­догрев воздуха в топках и нагревания воздуха в поме­щении практически могут рассматриваться как изобар­ные. В изобарном процессе объем изменяется прямо про­порционально его абсолютной t. Сообщенное тепло идёт на изменение внутренней энергии и совершение системой работы

q_p=C_pm(T₂-T₁).

Изотермический процесс (T=const). В ко­ординатах р-v этот процесс изображается равнобочной гиперболой. Отношение абсолютных давлений обратно пропорцианально отношению обьёмов.

Вся теплота, сообщенная телу, расходуется на совершение внешней мех. работы.

Адиабатный процесс. Необходимым и опре­деляющим условием адиабатного процесса является ана­литическое выражение dq=0 означающее полное отсут­ствие теплообмена. Работа при адиабатном расширении происходит вследствии изменения внутр. энергии рабочего тела.