27. Понятие эксергии. Эксергия неподвижной системы (графическое представление и вывод формулы).

Эксергия – та часть энергии, которая может быть превращена в энергию организованных форм.

Мерой эксергии служит максимально возможная полезная работа, которую можно получить при абстрактном переходе этой системы по обратимым процессам от собственных параметров к параметрам окружающей среды.

Эксергия – работоспособность.

Эксергия неподвижной системы

1-0 – обратимый процесс,

,

,

,

,

– работа внешних сил против системы,

,

,

.

28. Понятие эксергии. Эксергия потока вещества (графическое представление и вывод формулы).

Эксергия – та часть энергии, которая может быть превращена в энергию организованных форм.

Мерой эксергии служит максимально возможная полезная работа, которую можно получить при абстрактном переходе этой системы по обратимым процессам от собственных параметров к параметрам окружающей среды.

Эксергия – работоспособность.

Эксергия потока вещества

,

изменением кинетической и потенциальной энергиями пренебрегаем,

,

,

– энтальпия окружающей среды,

,

.

Вычисление эксергии потока вещества в -диаграмме сводится к вычислению разности между энтальпией потока и энтальпией «прямой среды».

29. Понятие эксергии. Эксергия источника теплоты с постоянной и переменной температурой. Эксергетическая функция.

Эксергия – та часть энергии, которая может быть превращена в энергию организованных форм.

Мерой эксергии служит максимально возможная полезная работа, которую можно получить при абстрактном переходе этой системы по обратимым процессам от собственных параметров к параметрам окружающей среды.

Эксергия – работоспособность.

Эксергетическая функция

.

Эксергия источника теплоты с постоянной и переменной температурой

При постоянной температуре источника теплоты,

эксергия источника теплоты равна работе цикла Карно

.

При переменной температуре источника

,

,

,

,

,

,

,

.

30. Потери эксергии в необратимых процессах. Формула Гюи-Стодола. Эксергетический коэффициент полезного действия. Примеры вычисления эксергетического кпд.

Потери эксергии в необратимых процессах

Реальные процессы необратимы, что приводит к уменьшению способности системы производить работу. Это уменьшение называется потерей эксергии.

Рассмотрим необратимый процесс адиабатного дросселирования,

,

,

эксергия газа:

,

,

,

, – формула Гюи-Стодолы.

Эксергетический коэффициент полезного действия

,

.

Для обратимого цикла Карно:

,

,

,

эксергетический КПД любого обратимого цикла равен единице.

Примеры вычисления эксергетического КПД

1. Прямой цикл

при постоянной температуре

,

при переменной температуре

,

,

,

.

2. Обратный цикл

,

.

3. Эксергетический КПД турбины

.

4. Эксергетический КПД компрессора

.

31. Характеристические функции (определение, соответствующие им независимые переменные). Частные производные характеристических функций разных порядков.

Функция является характеристической, если ее самой, соответствующих ей независимых переменных и ее частных производных разных порядков по этим независимым переменным достаточно, чтобы в явном виде выразить любое термодинамическое свойство системы.

,

;

1. Внутренняя энергия – характеристическая функция в переменных энтропии и объема

,

,

,

;

2. Энтальпия – характеристическая функция в переменных энтальпии и давления

,

,

,

;

3. Функция Гельмгольца – характеристическая функция в переменных температуры и объема

,

,

,

,

,

,

,

,

;

4. Функция Гиббса – характеристическая функция в переменных температуры и давления

,

,

,

,

,

,

,

,

.

32. Дифференциальные уравнения термодинамики (назначение, виды). Уравнения Максвелла.

Дифференциальные уравнения термодинамики – дифференциальные уравнения в частных производных, связывающие различные термодинамические свойства веществ.

1. Уравнения Максвелла

,

,

,

,

;

,

,

,

,

;

, – уравнения Максвелла.

2. Переменные температура и объем

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

.

.

3. Переменные температура и давление

,

,

,

,

,

,

,

,

.

.

33. Характеристические функции системы с изменяющейся массой.

Химический потенциал вещества – удельная энергия Гиббса

.

1. Внутренняя энергия

,

,

,

,

,

,

.

2. Энтальпия

,

,

.

3. Энергия Гельмгольца

,

,

.

4. Энергия Гиббса

,

,

.

В случае неоднородной системы (содержащей несколько различных веществ):

,

,

,

.

34. Отличия свойств реальных газов от идеальных. Термодинамическая поверхность, фаза (определения). Фазовые переходы. Полная фазовая -диаграмма реального газа.

Отличия свойств реальных газов от идеальных:

1. вещество находится в разных фазах (наличие фазовых переходов);

2. уравнение состояния реального газа

,

– коэффициент сжимаемости – сложная функция температуры и плотности (или давления);

3. все калорические свойства помимо зависят и от второго параметра или

.

Термодинамическая поверхность – геометрическое место точек в пространственной системе координат , изображающих равновесные состояния системы в функциях от термодинамических параметров.

Фаза – однородная (гомогенная) область неоднородной (гетерогенной) системы, ограниченная поверхностью раздела и имеющая во всех своих точках одинаковые физические свойства.

Фазовым переходом называют переход вещества из одной фазы в другую, сосуществующую с первой.

Фазовые переходы:

• пар ↔ жидкость – кипение и конденсация,

• жидкость ↔ твердое тело – кристаллизация и плавление,

• твердое тело ↔ пар – сублимация и десублимация.

Полная фазовая -диаграмма реального газа

– тройная прямая,

и – левая и правая пограничные кривые двухфазной области жидкость-пар (линия насыщения, критическая точка). Для этого перехода все свойства жидкости на левой пограничной кривой обозначают индексом ‘, а свойства пара на правой пограничной кривой – ‘‘.