- •Глава 1. Политропные процессы.
- •Уравнение процесса
- •Теплоемкость политропных процессов
- •Энергетические характеристики политропных процессов Изменение энтропии
- •Работа расширения /сжатия в политропном процессе.
- •I закон термодинамики
- •Пример №1:
- •Пример №2:
- •Глава 2. Теплообменные аппараты.
- •Конструкции теплообменников
- •Глава 3. Законы термодинамики.
- •Разделы термодинамики
- •Физический смысл термодинамики Необходимость термодинамики
- •Законы — начала термодинамики
- •Основные формулы термодинамики Условные обозначения
- •Формулы термодинамики идеального газа
- •Термодинамика сплошных сред
- •Список литературы.
Работа расширения /сжатия в политропном процессе.
Работа расширения /сжатия в политропном процессе.
;
Используя связь параметров, можно найти значение интеграла работы.
Параметры состояния в граничных точках известны, известен показатель политропы n
Подставляем полученную функцию в уравнение для работы и интегрируем
Можно получить и другие формулы для расчета работы.
Применяя уравнение состояния идеального газа , получаем
Располагаемая работа
Располагаемая работа:
Количество теплоты
Теплота является формой обмена энергией между системой и ОС. При этом обмен энергией происходит на микроуровне.
Q = T
= = T, – удельное количество теплоты.
Изменение внутренней энергии
Внутренняя энергия ТДС зависит от температуры рабочего тела. В ТДС абсолютное значение внутренней энергии не определяют. Имеет смысл только ее изменение в термодинамическом процессе. Для идеального газа:
∆u12 = ;
Изменение энтальпии
Одной из энергетических характеристик ТДС является тепловая функция или энтальпия.
Если термомеханическую систему рассматривать как состоящую из макротела (газа) и поршня с грузом P = , уравновешивающего давление газа внутри сосуда, то такая система называется расширенной. Энтальпия или энергия такой системы E равна внутренней энергии газа U плюс потенциальная энергия поршня с грузом
I = E = U +
Энтальпия в данном состоянии представляет собой сумму внутренней энергии тела и работы, которую необходимо затратить, чтобы тело объемом V ввести в окружающую среду, имеющую давление p и находящуюся c телом в равновесном состоянии. Энтальпия системы I аналогично внутренней энергии имеет вполне определенное значение для каждого состояния, т.е. является функцией состояния. В процессе изменения состояния
I закон термодинамики
Для политропного процесса уравнение I закона термодинамики можно записать в виде:
=+ уравнение Майера.
При p=const n=0
Частные случаи политропных процессов
изобарный Р=const
n=0 | ||
Уравнение процесса |
, или | |
Теплоемкость |
| |
Изменение энтропии |
| |
Работа расширения |
| |
Количество теплоты |
| |
Изменение внутренней энергии |
| |
Изменение энтальпии |
| |
I закон термодинамики |
|
изотермический T=const
n=1 | ||
Уравнение процесса |
| |
Теплоемкость |
| |
Изменение энтропии |
ds=; q=l (согласно I закона ТД) | |
Работа расширения |
| |
Количество теплоты |
| |
Изменение внутренней энергии |
| |
Изменение энтальпии |
| |
I закон термодинамики |
Вся подведенная теплота идет на совершение работы. |
адиабатный dq=0
n=k | ||
Уравнение процесса |
( уравнение Пуассона).
| |
Теплоемкость |
| |
Изменение энтропии |
ds== 0, т. е. s = const (изоэнтропийный процесс) | |
Работа расширения |
| |
Количество теплоты |
| |
Изменение внутренней энергии |
| |
Изменение энтальпии |
| |
I закон термодинамики |
Работа совершается за счет внутренней энергии |
изохронный V=const
n=±∞ | ||
Уравнение процесса |
| |
Теплоемкость |
| |
Изменение энтропии |
| |
Работа расширения |
| |
Количество теплоты |
| |
Изменение внутренней энергии |
| |
Изменение энтальпии |
| |
I закон термодинамики |
Вся подведенная теплота идет на изменение внутренней энергии |
Обобщенная диаграмма политропных процессов.
Для анализа политропных процессов удобно пользоваться обобщенной диаграммой. На ней изображаются все изопроцессы и выделяются области, в пределах которых знаки слагаемых I закона одинаковы.
|
| |
|
Рабочая диаграмма |
|
|
|
|
|
| |
|
Тепловая диаграмма |
|
Диаграмма позволяет проанализировать любой политропный процесс и определить условия, при которых этот процесс может быть реализован, то есть, как распределяется теплота между внутренней энергией и работой, что будет с температурой системы и т.д.
Любой процесс, лежащий выше изобары проведённой через точку 1 сопровождается ростом давления.
Любой процесс, лежащий выше изотермы сопровождается ростом температуры, внутренней энергии и энтальпии.
Любой процесс, лежащий правее адиабаты сопровождается ростом энтрапии и подводом теплоты.
Любой процесс, лежащий правее изохоры идёт с ростом объёма и работа в процессе положительна.