2.3. Работа процесса.

Передачу энергии от одного тела к другому, связанную с изменением объема рабочего тела или с его перемещение во внешнем пространстве называют работой. В процессе работы всегда должно быть два тела. Одно тело производит работу и отдает энергию, второе тело получает энегрию и над ним совершается работа. При совершении работы изменяются параметры состояния ТРТ.

Рассмотрим частный случай - работу газа в замкнутом объеме при постоянном давлении и в равновесном процессе.

Если подвести к газу некоторое количество теплоты q, то он будет расширяться и перемещать поршень на расстояние s. При этом будет меняться объем V. Так как количество газа неизменно, то удельный объем будет изменяться от v₁ до v₂. По определению работа есть произведение силы на путь

l = pA_пs,

где А_пs = v₁ - v₂

откуда

l = p(v₁ - v₂)

или

dl = pdv.

При произвольном процессе работа есть интеграл (при этом необходимо знать зависимость давления р от удельного объема v, которая определяется видом термодинамического процесса)

Таким образом работа процесса есть площадь под кривой процесса в координатах p,v

При произвольной массе газа работа будет пропорциональна массе m

L = mp(v₁ - v₂).

Теперь уравнение первого закона термодинамики принимает вид

dq = du + dl = du + pdv.

В дальнейшем будут получены еще ряд выражений для первого закона термодинамики. Все полученные выражения необходимо знать, поскольку они будут использоваться при выводах различных положений пневмоавтоматики.

Для произвольного канала с движущимся газом можно сделать аналогичные выводы, что

где w - скорость газа в канале.

2.4. Энтальпия.

В тепловых расчетах часто используется функция, которая по предложению Камерлинг-Онесса была названа энтальпией

КАМЕРЛИНГ-ОННЕС Хейке (1853 – 1926) голландский физик, один из основателей физики низких температур, организатор и первый директор криогенной лаборатории в Лейдене (1894, ныне им. Камерлинга-Оннеса), иностранный член-корреспондент АН СССР (1925).  Лауреат Нобелевской премии (1913). Первым достиг температуры близкой к абсолютному нулю. Открыл сверхпроводимость (1911). В 1922 г. Эйнштейн сделал следующую запись в памятной книге профессора Камерлинг-Онесса, лауреата Нобелевской премии по физике 1913 г. за исследования в области физики низких температур: «Ученому-теоретику не позавидуешь. Ведь природа, точнее эксперимент, – неумолимый и не очень дружелюбный судья его работы. Он никогда не говорит теории «Да». В лучшем случае он говорит «Возможно», а в подавляющем большинстве случаев – просто «Нет». это означает «Нет». Вероятно, каждая теория рано или поздно услышит свое «Нет», а большинство теорий слышит это сразу после рождения»

i = u + pv

Рассмотрим выражение для первого закона термодинамики

dq = du + dl = du + pdv = du + d(pv) - vdp = d(u + pv) - vdp = di – vdp,

откуда получаем

dq = di - vdp.

Из последнего уравнения получаем, что при p = const вся подведенная теплота идет на изменение энтальпии системы.

dq = di.

Энтальпия равна энергии расширенной системы - ТРТ и окружающей среды.

Энталпия это теплосодержание системы. Энтальпия является функцией только температуры системы , так как

i = u(T) + pv = u(T) + RT.