Методические указания

Во всех теплотехнических установках, в которых в качестве рабочего тела используют газ, он считается идеальным, те, газом, состоящим из молекул - материальных точек, не имеющих размеров и между которыми отсутствуют силы взаимодействия (притяжения и отталкивания), кроме упругих соударений. Такой газ подчиняется уравнению состояния Клапейрона.

Для насыщенного пара, т.е. для состояния, близкого к состоянию сжижения, модель идеального газа неприемлема. В этом случае приходится применять очень сложные модели и уравнения реальных газов (уравнение Ван-дер-Ваальса для реального газа), в которых учитывают собственные размеры молекул, а также силы взаимодействия между ними.

Тема з. Теплоемкость

Физическая сущность теплоемкости. Массовая (удельная), объемная и мольная теплоемкости, и связь между ними. Зависимость теплоемкости от процесса. Теплоемкость при постоянном давлении С_p и при постоянном объеме С_v. Связь между теплоемкостями С_p и С_v,.

Зависимость теплоемкости от температуры. Средняя и истинная теплоемкости и связь между ними. Зависимость молярной теплоемкости от атомного газа.

Определение количества теплоты при помощи таблиц средних теплоемкостей.

Показатель адиабаты и зависимость его от температуры.

Методические указания

При изучении этой темы студенту, прежде всего следует вспомнить, как подсчитывается количество теплоты, участвующее в процессе, и какое толкование дается теплоемкости. Так как количество теплоты зависит от характера процесса, то и теплоемкость любого тела зависит от условий протекания процесса.

В технической термодинамике наибольшее значение имеют теплоемкости в процессе при постоянном давлении С_p и постоянном объеме С_v.

Необходимо хорошо разобраться, что такое массовая (удельная), объемная и мольная теплоемкость как они связаны между собой, а также в разнице между истинной и средней теплоемкостью.

Исследованию величин теплоемкости для газов и паров посвящено довольно много работ, и все эти исследования показывают зависимость величины теплоемкости от температуры.

Тема 4. Первый закон термодинамики и его применение к термодинамическим процессам

Формулировка первого закона термодинамики. Аналитическое выражение первого закона термодинамики в двух формулах записи:

Первый закон как закон сохранения и превращения энергии. Внутренняя энергия как функция состояния тела. Изменение внутренней энергии идеального газа. Работа и теплота как функция процесса. Определение работы в рv — диаграмме. Изменение энтальпии идеального газа. Энтропия как функция состояния. Изменение энтропии идеального газа. Ts - диаграмма. Определение теплоты в Ts – диаграмме. Термодинамические процессы с идеальным газом: изохорный, изобарный, изотермический, адиабатный и политропный. Их аналитическое исследование. Основные термодинамические процессы как частные случаи обобщающего политропного процесса. Графическое изображение термодинамических процессов в рv - и Ts диаграммах.

Методические указания

Студент должен понять особенности применения в технической термодинамике общего закона сохранения и превращения энергии

Аналитическое выражение первого закона термодинамики имеет два вида записи:

Необходимо уяснить принципиальную разницу между внутренней энергией, однозначно определяемой данным состоянием рабочего тела, а также работой и теплотой, которые появляются лишь при наличии процесса перехода рабочего тела из одного состояния в другое и, следовательно, зависят от характера этого процесса. Следует понять разницу между функцией состояния и функцией процесса.

При изучении этой темы вводится еще одна функция (параметр), которая называется энтропией. Этот параметр позволяет графически изобразить теплоту, участвующую в процессе, в Тs- диаграмме (на Тs — диаграмме удельная теплота .- площадь под кривой процесса).

Необходимо разобраться, почему для всех процессов, в которых рабочим телом является идеальный газ, всегда .

Политропный процесс — это любой термодинамический процесс идеального газа с постоянной теплоемкостью в этом процессе. Необходимо уметь показать как из политропного процесса получается уравнение другого термодинамического процесса (изотермического, адиабатного, изохорного).