10. Адиабатный процесс

Процесс, происходящий без теплообмена с окружающей средой, т.е.  q=0.

Чтобы осуществить процесс нужно либо теплоизолировать газ, либо провести процесс настолько быстро, чтобы изменения температуры газа, обусловленные его теплообменом с окружающей средой, было пренебрежимо мало по сравнению с изменением температуры, вызванным расширением или сжатием газа.

Уравнение адиабаты идеального газа при постоянном отношении теплоемкости:

p₁ ∙ ν₁^k = p₂ ∙ ν₂^k

k = C_P / C_V- показатель адиабаты.

- определяется числом степеней свободы молекулы.

Для одноатомных газов к=1,66.

Для двухатомных газов к=1,4.

Для трехатомных газов к=1,33.

;

В данном процессе теплообмен газа с окружающей средой исключается, поэтому q=0, поскольку при адиабатном процессе элементарное количество теплоты  q=0, энтропия рабочего тела не изменяется dS=0; S=const.

14. Уравнение Ван-Дер-Ваальса для реального газа.

уравнение Ван-дер-Ваальса (1873г.)

При больших удельных объемах и сравнительно невысоких давлениях реального газа уравнение Ван-дер-Ваальса практически выражается в уравнение состояния идеального газа Клайперона. Ибо величина по равнению с Р иb по сравнению с  становятся пренебрежимо малыми.

11. Политропный процесс

Любой произвольный процесс можно описать в pV- координатах (по крайней мере на небольшом участке.)

pνⁿ = const, подбирая соответствующее значение n.

Процесс, описываемый таким уравнением называется политропным, показатель политропы n может принимать любое значение (+ ;-), но для данного процесса он является величиной постоянной.

Политропные процессы идеального газа.

Где: 1. изобара.

2. изотерма.

3. адиабата.

4. изохора.

Теплота процесса: ;

где - массовая теплоемкость политропного процесса.

Изохора n= делит поле диаграммы на 2 области: Процессы, находящиеся правее изохор характеризуются положительной работой, т.к. сопровождаются расширением рабочего тела; для процессов, расположенных левее изохоры характерна отрицательная работа. Процессы расположенные правее и выше адиабаты идут с подводом теплоты к рабочему телу; процессы лежащие левее и ниже адиабаты протекают с отводом теплоты.

Для процессов расположенных над изотермой (n=1) характерно увеличение внутренней энергии газа. Процессы, расположенные под изотермой сопровождаются уменьшением внутренней энергией. Процессы, расположенные между адиабатой и изотермой имеют отрицательную теплоемкость.

12. Расскажите процесс парообразования, пользуясь pv диаграммой.

Процесс преобразования в pV диаграмме.

Точки а1,а2,а3, b1,b2,b3, с1,с2,с3 соответствуют различным давлениям, соединяя между собой одноименные точки, характеризующие холодную воду и сухой насыщенный пар, получим в pV- диаграмме кривые I,II,III.

Процесс получения сухого насыщенного пара при постоянном давлении изображается в общем случае графиком abc, а перегретого пара в общем случае abcd, при этом ab- процесс подогрева воды до температуры кипения, bc- процесс парообразования, протекающий одновременно при постоянном давлении и температуре, т.е. процесс bc является изобарным и одновременно изотермическим. сd- процесс перегрева пара при постоянном давлении, но при возрастающей температуре. Между точками b и с находится влажный пар с различными промежуточными значениями степени сухости. Кривая I изображается линией параллельной оси ординат. Если исходить из предположения, что вода не сжимаема и, следовательно, удельный объем воды практически не зависит о давления. Кривую II называют нижней пограничной кривой или кривой жидкости, а кривую III – верхней пограничной кривой или кривой сухого насыщенного пара. Кривая II отделяет на диаграмме область жидкости от области насыщенных паров, а кривая III- область насыщенных от области перегретых паров.

Точки а1,а2,а3, изображающие состояние 1 кг холодной воды при температуре 0С и разных давлениях располагают практически на одной прямой. Точки b1,b2,b3 с увеличением давления смещаются вправо. Так как при этом соответственно увеличиваются температуры кипения tн, а значит и удельные объемы воды. Точки с1,с2,с3 смещаются влево, так как с увеличением давления удельный объем пара уменьшается, несмотря на возрастание температуры. Из pV диаграммы видно, что с повышением давления точки b1,b2,b3, с1,с2,с3 сближаются, т.е. постепенно уменьшается разность удельных объемов сухого насыщенного пара и кипящей воды (отрезки bс). При некотором объеме, эта разность становится равной 0, т.е. b и с совпадают, а линии II и III сходятся. Точка встречи обеих кривых называется критической точкой и обозначается буквой К. состояние соответствующее точке К называется критическим состоянием.