1.3 Изобарный процесс

Изобарный процесс происходит при нагревании или охлаждении газа с постоянным давлением. Такой процесс может быть получен в

цилиндре с поршнем, на который действует постоянная нагрузка. При изобарном процессе выполняется условие dP =0. Уравнение изобар­ного процесса Р= Const .

При изобарном подводе теплоты объем газа, и его температура увеличиваются, при отводе теплоты - уменьшаются.

Математическое выражение этой зависимости следующее:

Изменение внутренней энергии в изобарном процессе

В РV-координатах изобарный процесс изображается отрезком пря­мой, параллельной оси абсцисс (рис.5)

P	2'q	q 2
	-L	+L

V

Работа в изобарном процессе

кДж/кг

В VP -координатах работа газа в изобар­ном процессе изображается площадью под линией 1-2 (рис.5)

Выражение (I) раскрывает физический смысл газовой постоянной R. Если принять , то L=R. Следовательно, газовая постоянная - это работа

1кг газа в изобарном процессе при увеличении температуры на 1К.

При известном значении истиной массовой теплоемкости газа в изобарном процессе Ср, определяем теплоту qp, подводимую или отводимую от рабочего тела: dq= C_pdT

откуда Q_p =C^t2_{t1 p}( T₂-T₁)

C^t2_{t1 p} - средняя массовая теплоемкость в интервале температур от t₁…..t ₂

Если C_p=const, то Q_p= C_p(T₂-T₁)=t₂-t ₁ (2)

из выражения (2) видно, что теплота, подведенная к рабочему телу в изобарном процессе идет на увеличение его энтальпии. Изобара в ST -координатах является логарифмической кривой (рис.6)

Рис.6 SТ -диаграмма изобарного процесса

Если q>0 и T2>T1 ,то в соответствии с вы­ражением (2.) Sр>0 ,т.е. изобарный процесс протекает так, что с увеличением энтропии увеличивается и температура. Площадь под изобарным процессом численно равна изменению энтальпии. Схема распределения теплоты в изобарном процессе представлена на рис.7(сплошные линии для случая q >0 ,а пунктирные q<0)

L

Рис.7 схема распределения теплоты в изобар­ном процессе.

1.4 Изотермический процесс

Изотермический процесс расширения или сжатия газа при пос­тоянной температуре. При изотермическом процессе выполняется ус­ловие dT = 0. Следовательно в этом процессе dU=0 ; di=O Для получения постоянной температуры при расширении газа необ­ходимо подвести теплоту, а при сжатии отвести, так как в процес­се расширения газ совершает полезную работу, а в процессе cжатия работа совершается над газом. Уравнение изотермического про­цесса

PV=const

В PV-координатах изометрический процесс соответствует отрезку равнобокой гипербо­лы (рис. 8),чем выше температура,тем выше (или правее) лежит изотерма.

P

V

Рис. 8 PV -диаграмма изотермического процесса

Соотношение между начальными и конечными параметрами в процессе вытекает из его уравнения

РV=const P₁ V_{1 =} P ₂ V ₂

Работа в изотермическом процессе может быть определена

L=

т

V

V

ак как P= , то l=

так как при T=const du=0, то q=l =

ΔS = R = R

Изменение энтропии в изотермическом процессе

S

Рис.9 ST-диаграмма изотермического процесса

В ST -координатах изотермический процесс изобразится прямой, параллельной оси абс­цисс (рис.9 ).Количество теплоты, подведен­ной или отведенной от рабочего тела, опре­делится площадкой под линией процесса

q=T (S₂-S₁)

Схема распределения теплоты в изотермическом процессе (рис.10), в которой сплошные линии для случая q<0, а пунктирные для q>0

L

Рис.10 Схема распределения теплоты в изотермическом процессе