12. Чем отличается уравнение состояния реального газа от уравнения состояния идеального газа?

Идеальный газ — математическая модель газа, в которой предполагается, что потенциальной энергией молекул можно пренебречь по сравнению с их кинетической энергией. Между молекулами не действуют силы притяжения или отталкивания, соударения частиц между собой и со стенками сосуда абсолютно упруги, а время взаимодействия между молекулами пренебрежимо мало по сравнению со средним временем между столкновениями.

Уравнение состояния

Термическое уравнение состояния идеальных газов (уравнение Клайперона):

pv = RT

22. Чем отличается стационарное тепловое состояние тела от нестационарного?

32. В чем состоит физический смысл зависимости коэффициента теплоотдачи при свободном течении среды от произведения критериев (GrPr)?

42. Объясните физический смысл закона Вина?

В 1893 году Вильгельм Вин, воспользовавшись, помимо классической термодинамики, электромагнитной теорией света, вывел следующую формулу:

Где:

- плотность энергии излучения;

- частота излучения;

- температура излучающего тела;

- функция, зависящая только от частоты и температуры. Вид этой функции невозможно установить, исходя только из термодинамических соображений.

Первая формула Вина справедлива для всех частот.

Из первой формулы Вина можно вывести закон смещения Вина (закон максимума), но нельзя найти значения постоянных, входящих в эти законы.

Исторически именно первый закон Вина назывался законом смещения, но в настоящее время термином «закон смещения Вина» называют закон максимума.

Длина волны, при которой энергия излучения абсолютно чёрного тела максимальна, определяется законом смещения Вина:

Где:

- температура в кельвинах;

- длина волны с максимальной интенсивностью в метрах.

Так, если считать в первом приближении, что кожа человека близка по свойствам к абсолютно чёрному телу, то максимум спектра излучения при температуре 36 °C (309 К) лежит на длине волны 9400 нм (в инфракрасной области спектра).

Второй закон излучения Вина

В 1896 году Вин на основе дополнительных предположений вывел второй закон:

Где:

C1, C2 - константы.

Опыт показывает, что вторая формула Вина справедлива лишь в пределе высоких частот (малых длин волн). Она является частным конкретным случаем первого закона Вина.

Позже Макс Планк показал, что второй закон Вина следует из закона Планка для больших энергий квантов, а также нашёл постоянные C1 и C2. С учётом этого, второй закон Вина можно записать в виде:

Где:

- плотность энергии излучения;

- частота излучения;

- температура излучающего тела;

- постоянная Планка;

- постоянная Больцмана;

- скорость света в вакууме.

Перечень используемых источников

1. Л.В. Нестеров, А.И. Орлович. “Теплотехника. (Раздел дисциплины “Теплотехника и теплотехническое оборудование”). Программа, методические указания и задания к курсовой работе”. Издательство “БНТУ”, Минск, 2006г.

2. В.В. Нащокин. “Техническая термодинамика и теплопередача”. Издательство “Высшая школа”, Москва, 1980г.

21