Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Лекции Термодинамика

.pdf
Скачиваний:
15
Добавлен:
01.06.2015
Размер:
882.76 Кб
Скачать

Термодинамика 61

Домашняя работа 2

Термодинамика 62

Задача 1

Посмотреть в Интернете состав воздуха (азот, кислород, углекислый газ). Уточнить, в каких долях указан этот состав. Определить парциальное давление каждого газа. До какой величины необходимо повысить температуру в изолированной комнате, чтобы обеспечить обычное давление, если из комнаты убрать весь углекислый газ? азот?

Термодинамика 63

Задача 2

Во сколько раз увеличится давление смеси газов в замкнутом металлическом сосуде, если его переложить из комнаты с температурой 17°С в горячую ванну с температурой 47°С?

Задача 3

Очень мягкий воздушный шарик, содержащий 3 г азота, 6 г кислорода и 4 г аргона вносят с улицы с температурой –23°С в комнату с температурой 27°С. Как изменится его объем?

Термодинамика 64

Лекция 3

Термодинамика 65

Первый закон термодинамики для ИГ

С учетом калорического уравнения и формулы для работы идеального газа:

δq = cv dT + p dv

Термодинамика 66

Энтальпия

В общем случае энтальпия – это сумма внутренней энергии тела и работы, которую надо затратить, чтобы тело объемом V ввести в

окружающую среду с давлением p, находящуюся с телом в равновесном состоянии.

I=U + pV

i= u + pv

Термодинамика 67

Энтальпия

Из первого закона ТД:

δq = di vdp

Следствия:

u= cv (T2 T1 ) i = cp (T2 T1 )

Термодинамика 68

Термодинамический процесс

Термодинамический процесс – процесс перехода системы из одного состояния в другое. Термодинамический процесс определяется не только начальными и конечными параметрами, но и зависит от пути, по которому происходит изменение параметров при переходе системы.

Термодинамика 69

ТД процессы для идеального газа

Состояние ИГ характеризуется давлением, объе-

мом и температурой. Но, согласно уравнению

Менделеева-Клайперона

pV = m

μ

R

T

, для

 

0

 

системы с постоянным составом один из параметров может быть выражен через два других. Таким образом, для идеального газа имеется лишь два независимых термодинамических параметра:

p и V, или p и T, или V и T, или v и T и т.п.

Термодинамика

ТД процессы для идеального газа

Процесс перехода из одного состояния в другое p тогда удобно изображать в виде линии (кривой) на диаграмме, где оси координат соответствуют независимым параметрам.

Чаще всего используют параметры p и v

(pv диаграммы).

70

v

Термодинамика 71

Определение работы ИГ по pv диаграмме

Удельная работа, совершаемая газом, равна площади под кривой процесса.

Работа положительна, если объем увеличивается (кривая идет слева направо), и отрицательна в противном случае.

p

l > 0

v

p

l < 0

v

Термодинамика

ТД процессы для идеального газа

Так как процесс зависит

 

не только от конечных

p

точек, но и от пути, то

б

процессы а и б – разные

 

процессы.

а

В частности, работа,

 

совершенная газом будет

 

больше при процессе б.

 

72

v

Термодинамика 73

Циклы

Цикл (круговой процесс) –

 

 

замкнутый термодинами-

p

 

ческий процесс, в ходе

 

1

2

которого рабочее тело,

 

5

пройдя ряд состояний,

 

возвращается в

 

 

первоначальное.

 

 

3

4

v

Термодинамика 74

Классические процессы в ИГ

К классическим термодинамическим процессам в ИГ относят:

изобарный (постоянное давление);

изохорный (постоянный объем);

изотермический (постоянная температура);

адиабатический (нет обмена теплом со средой);

политропный.

Все процессы задаются уравнением вида:

ϕ(T, p, v)= const

 

Термодинамика

75

 

 

 

 

Изобарный процесс

 

 

 

p = const

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Процесс, при котором давле-

 

p

 

 

 

 

 

ние газа все время остается

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

постоянным, называется

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

изобарным (изобарическим).

 

 

 

vн

vк v

1 закон Гей-Люссака:

Tн

=

Tк

 

 

 

 

 

 

 

 

 

vк

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

vн

 

 

 

 

 

 

 

 

Работа: l = p (vк vн )= R (Tк Tн )

 

 

Подвод тепла: q = cp (Tк Tн )=

 

 

k

 

p(vк vн )=iк iн

 

k 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Термодинамика

Изохорный процесс v = const

Процесс, при котором объем газа все время остается постоянным, называется

изохорным.

76

p

pк

pн

2 закон Гей-Люссака:

Tк

=

Tн

v v

p

p

 

Работа: l = 0

к

 

н

 

 

 

 

 

Подвод тепла: q = u = cv (Tк Tн )= k 11 v(pк pн )

 

Термодинамика

 

Изотермический процесс

 

 

 

p

 

T = const

 

 

 

pн

Процесс, при котором

 

температура газа все время

pк

остается постоянной,

называется изотермическим.

vн

 

 

 

Закон Бойля-Мариотта: pнvн = pкvк

77

vк v

Работа: l = RT ln

 

pн

 

= RT ln

 

vк

 

 

= p

v

 

ln

 

 

pн

 

 

p

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v

 

 

н

 

н

 

Подвод тепла:

 

к

 

 

 

 

н

 

 

 

 

 

 

к

 

q = l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Термодинамика

 

 

 

 

 

 

 

 

78

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Адиабатический процесс

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

pн

 

 

 

 

 

 

 

 

Процесс, при котором систе-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ма не обменивается теплом с

 

 

 

 

pк

 

 

 

 

 

 

 

 

 

окружающей средой,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

называется адиабатическим.

 

 

 

 

 

 

 

vн

 

 

 

vк

v

 

pk 1

pk 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

н

=

к

 

p v

н

= p v

к T v

k 1

=T v

k 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T k

T k

 

 

н

 

 

 

к

н

 

 

к

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

н

 

 

 

к

 

 

 

 

 

 

 

 

н

к

l = −cv (Tк Tн )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Работа:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k = cp cv – показатель адиабаты (свойство газа)

Термодинамика 79

Политропный процесс

pvn = const n – показатель политропы

Этот процесс является более общим и объединяет все рассмотренные:

• для изобарического:

n = 0 ;

• для изохорного:

n = ∞;

для изотермического: n = 1 ;

для адиабатического: n = k .

Термодинамика 80

Политропный процесс

Соотношения между параметрами для двух состояний:

n

n

pn1

 

pn1

n1

n1

1

=

2

p1v1

= p2v2

 

 

T1v1

=T2v2

T n

T n

 

 

1

 

2

 

 

Подвод тепла:

q = cv k1nn (T2 T1 )= cn (T2 T1 )

cn = cv k1nn – теплоемкость политропного процесса

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.