Процессы изменения состояния термодинамических систем
Классификация термодинамических процессов
Термодинамический процесс может быть задан либо графическим способом в виде изображения процесса в координатах p-v, p-T, Т-s, либо в аналити- ческой форме в виде зависимости ( p,v ) 0
Уравнение процесса может быть также задано исходным условием о неизменном значении в этом
процессе какой - либо функции состояния
z idem; z p,v,t,u,h,s
или условием о равенстве нулю какого – либо эффекта |
|
термодинамического процесса |
q 0 |
При изучении термодинамических процессов определяются:
1)закономерность изменения параметров состояния рабочего тела, то есть выводится уравнение процесса или дается его графическое изображение в координатах p-v, p-T, Т-s и т.д.;
2)параметры состояния системы в начальной и конечной точках процесса;
3)численные значения работы и теплообмена в процессе;
4)изменение значений внутренней энергии, энтальпии и энтропии рабочего тела.
Простейшие термодинамические процессы
Простейшими термодинамическими процессами обычно считают изобарный, изохорный и
изопотенциальные процессы.
Изобарный процесс p idem ; dp 0 – процесс в |
||||
котором давление в системе остается постоянным |
||||
. |
P |
|
|
|
|
P1 |
1 |
P= idem |
2 |
|
|
|
1,2 |
|
|
|
|
v1 |
v2 v |
Изобарные процессы подвода или отвода теплоты происходят в поршневых двигателях внутреннего сгорания, газотурбинных, паросиловых, холодильных установках и др.
Для идеального газа в изобарном процессе (1-2) соотношение объемов прямо пропорционально соотношению температур
T2 v2 T1 v1
Удельная термодинамическая и потенциальная |
|
|
работы в изобарном процессе определяются из |
|
|
соотношений 2 |
2 |
|
w1,2 vdp 0; |
l1,2 pdv p v2 v1 |
|
1 |
1 |
Для идеального газа
l1,2 p v2 v1 R T2 T1
Количество теплоты, подведенной к рабочему телу или отведенной от него в изобарном процессе, опреде- ляется из выражения первого начала термодинамики
q1,2 u l1,2 h
Для идеального газа
q1,2 u l1,2 h
cvm (T2 T1 ) R T2 T1 cpm T2 T1
Изохорный процесс v idem; dv 0 – процесс,
при котором объем системы или удельный объем рабо- чего тела остается постоянным.
P 
P1 |
1 |
v = idem
w1,2
P2 
2
|
|
v1 = v2 |
v |
В изохорных процессах происходит увеличение или уменьшение давления, что связано с соответствен – ным изменением температуры – подводом или отводом теплоты.
Изохорные процессы подвода или отвода теплоты происходят в поршневых двигателях внутреннего сго- рания, газотурбинных, паросиловых установках и др.
Для идеального газа в изохорном процессе соотношение давлений прямо пропорционально
соотношению температур
T2 p2 T1 p1
Удельная термодинамическая и потенциальная
работы в изохорном процессе определяются из соотно- шений
2 |
12 vdp v p1 |
p2 |
l1,2 p dv 0; w1,2 |
||
1 |
|
|
Для идеального газа |
|
|
w1,2 v p1 p2 R T1 T2
Количество теплоты, подведенной к рабочему телу или отведенной от него в изохорном процессе, определя- ется из выражения первого начала термодинамики
q1,2 h w1,2 u
Для идеального газа
q1,2 h w1,2 u
cpm T2 T1 R T1 T2 cvm T2 T1
Изопотенциальный процесс – термодинамический процесс изменения состояния системы, при котором
значение потенциальной функции сохраняет неизменное
значение pv idem; d( pv ) 0
Для идеального газа, согласно уравнению Клапейрона
pv RT pv idem
изопотенциальныйTпроцессidem
|
p2v2 |
T2 |
. |
||
является и изотермическим |
|
||||
|
p v |
|
T |
|
|
1 |
1 |
|
1 |
|
|
Удельная термодинамическая и потенциальная работы
в изопотенциальном процессе определяются из следую- |
|||||||||||
2 |
|
|
|
|
|
pv ln v2 |
|
|
|||
l1,2 p dv pv dv |
|
|
|||||||||
щих соотношений: |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
1 |
|
|
v |
1 |
|
v1 |
p1 |
|
|
2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
dp |
|
pv dp |
pv ln |
|
|||||
|
|
|
|||||||||
w1,2 vdp vp |
p |
|
|
|
|
|
p2 |
||||
1 |
1 |
|
|
|
2 p |
|
|
|
|||