Лекция 13 Термодинамические процессы.

Термодинамический процесс это переход системы из одного равновесного состояния в другое. Под равновесным состоянием тела понимают такое, при котором во всех точках его объема давление, температура, удельный объем и все другие физические свойства одинаковы. Процесс изменения состояния может быть равновесным или неравновесным.

Все реальные процессы в тепловых машинах – неравновесны, так как они протекают с конечными скоростями, и в рабочем теле не успевает устанавливаться равновесное состояние.

1. Изохорный процесс

	1. Условие процесса . Из уравнения состояния для одного моля идеального газа получили уравнение процесса, где, тогда (1) 2. В координатах процесс изображается
Рис.1.

вертикальной линией: 1-2 – изохора при подводе тепла, 2-1 – изохора при отводе тепла.

3. Для определения соотношения между параметрами газа воспользуемся уравнением процесса , которое справедливо для любых двух состояний.

или(2)

Изменение абсолютной температуры в изохорном процессе прямо пропорционально изменению давления.

4. Изменение внутренней энергии в любом процессе определяется выражением

. (3)

Работа, совершаемая газом , так как объем не изменяется. Количество теплоты, подведенное (отведенное) газу при изохорном процессе идет на изменение его внутренней энергии

. (4)

2. Изобарный процесс.

Процесс, протекающий при постоянном давлении, называется изобарным.

1. Условие процесса .

Из уравнения состояния получим уравнение процесса

(5)

2. В координатах процесс изображается прямой называемой изобарой: 1-2 – изобара расширения, тепло подводится; 2-1 – изобара сжатия, тепло отводится.

3. Соотношение между параметрами находится из уравнения процесса

или(6)

Изменение объема в изобарном процессе прямо пропорционально изменению абсолютной температуры.

	4. Изменение внутренней энергии равно (7) Количество теплоты, подведенное (отведенное) газу с учетом того, что теплоемкость равна , можно подсчитать по формуле , (8)
Рис.2.

где - энтальпия.

Количество теплоты, подведенное (отведенное) газу в изобарном процессе идет на изменение его энтальпии.

Работа будет равна

(9)

3. Изотермический процесс.

Процесс, протекающий при постоянной температуре, называется изотермическим.

	1. Условие процесса . Из уравнения состоянияследует, что уравнение процесса (12) 2. . В координатах изотермический процесс изображается гиперболой: 1-2 – изотерма расширения, тепло подводится; 2-1 – изотерма сжатия, тепло отводится.
Рис.3.

3. Для определения соотношения между параметрами воспользуемся уравнением (12)

или(13)

Изменение давления в изотермическом процессе обратно пропорционально изменению объема.

4. Изменение внутренней энергии для изотермического процесса равно нулю , так как температура не меняется. Работа, совершенная газом, определяется по формуле

(14)

Выразим из уравнения состояния

(15)

Подставив (15) в (14), получим

=.

Учитывая, что , работа равна

. (16)

Запишем первое начало термодинамики

,

но и.

В изотермическом процессе все тепло подводимое к газу идет на совершение работы против внешних сил.