4. Как определить удельную массовую теплоемкость смеси газов, зная теплоемкости компонентов? Как определить объемную и мольную теплоемкость, зная массовую?

П ри расчётном определении теплоёмкости смеси газов исходят из того, что для нагревания смеси надо нагреть в том же интервале температур каждый из её компонентов: .

Разделив это на MΔT, получим

. Если смесь задана массовыми долями g_i, то надо найти массовую теплоёмкость по значениям массовых теплоёмкостей c_i её компонентов. Определяют объёмную и молярную теплоёмкости смеси: .

Массовая теплоёмкость c = C/m:

Объёмная теплоёмкость c' = C/V = c*ρ,

V и ρ - объём и плотность тела при нормальных физических условиях.

Мольная теплоёмкость: c_µ = C/N,

N - количество газа в кмолях

c = c_µ/µ или c_µ = µ*c

4. Первый закон термодинамики.

1. Поясните физический смысл функций состояния: Приведите качественную характеристику зависимости внутренней энергии и энтальпии от состояния газа.

Внутренняя энергия - все виды энергии, связанные с внутренним тепловым движением молекул и их взаимодействиями. В общем случае, внутренняя энергия газа состоит из кинетической энергии движения молекул, которая зависит только от температуры газа, а также потенциальной энергии взаимодействия молекул между собой, зависящей от среднего расстояния между молекулами, т. е. от занимаемого газом объёма, энергии, обусловленной действием внутриатомных и внутриядерных сил. Внутренняя энергия зависит от температуры и объёма и является функцией этих параметров состояния U = f (T, υ). Изменение внутренней энергии зависит от начального и конечного состояния газа: ΔU = U₂ - U₁

Если процесс замкнут, то ΔU = 0.

Для идеального газа потенциальная энергия равна нулю (отсутствуют силы между частицами) U = U_кин , dU = C_vdT ;

ΔU = C_v (T₂ - T₁)

Энтальпия - сумма внутренней энергии и потенциальной энергии давления

H = U + pV h = u + pv

Энтальпия зависит от параметров состояния p, υ, T. Энтальпия идеального газа является функцией температуры

h = U(T) + RT

2. Как вычисляются изменения внутренней энергии и энтальпии для идеального газа? Как вычисляются количество теплоты, работа и техническая работа (располагаемая эн)?

Для идеального газа:

dU = C_vdT , ΔU = C_v(T₂ - T₁)

h=u+pv=u+RT dh = du+RdT= (C_v+R)dT= C_pdT Δh = C_p(T₂ - T₁)

Количество теплоты - количественная мера энергии, передаваемой одним телом другому при их взаимодействии, зависящей от температуры этих тел и не связанная с переносом вещества от одного тела к другому.

.

Работа - количественная мера макроскопической формы энергообмена между телами, осуществляемая перемещением тела или изменением его объёма.

Элементарная работа, совершаемая при перемещении поршня dL = PdS = pAdS = pdV, p - давление газа, А - площадь поршня, dS - элементарное перемещение, dV - элементарное изменение объёма.

Для 1 кг dl=pdv; .

В p-V координатах площадь под линией процесса соответствует работе.

L_1a2 - площадь 1'1a22'1' , L_1б2 - площадь 1'1б22'1' , L_1a2 > L_1б2 , значит работа зависит от пути процесса. Располагаемая работа - работа изменения давления или работа, которую может совершить рабочее тело при истечении в окружающую среду под действием разности давлений рабоч тел, сред

В p-V координатах площадь правее линии процесса соответствует располагаемой работе

L_{0 1а2} - площадь 1'1а22'1' , L_{0 1б2} - площадь 1'1б22'1' , L_{0 1а2} < L_{0 1б2} - располагаемая работа зависит от пути процесса.