Фазы газораспределения

Фазы газораспределения – моменты начала открытия и конца закрытия клапанов, выраженные в углах поворота коленчатого вала.

Термодинамика двс

Идеальный газ – условное газообразное вещество, неизменный по весу, составу, теплоёмкости; отсутствует взаимодействие между молекулами; подчиняется уравнению идеального газа (уравнение Клайперона,1834 г.) pV=RT, где R – газовая постоянная,зависящая от природы газа. На основании закона А.Авогардо универсальная (молярная) газовая постоянная R=8314Дж/кмоль К.

Процессы горения заменяются подводом (мгновенно) количества тепла Q₁ от горячего источника к Q₂ холодному источнику.

Идеальный цикл – замкнутый и обратимый цикл, в котором отсутствуют потери энергии, не обусловленные, согласно второму закону термодинамики, необходимостью отдачи теплоты холодному источнику.

Первый закон термодинамики (частный случай закона сохранения и превращения энергии) – тепловая энергия, подводимая к замкнутой системе, расходуется на повышение её внутренней энергии и работу, производимую системой против внешних сил.

Второй закон термодинамики – теплоту можно превращать в работу только при условии, что часть этой теплоты одновременно перейдёт от горячего тела к холодному (принцип действия тепловых двигателей).

Параметры термодинамического состояния – P, T, V, S.

а

б

в

г

P – давление;

V – объём;

T – температура;

S – энтропия (греч. «внутрь + поворот, превращение») – мера внутренней неупорядоченности системы.

Термодинамические процессы

Все термодинамические процессы сопровождаются обменом или превращением энергии. Обратимыми называются процессы, в результате которых в прямом и обратном направлениях термодинамическая система возвращается в исходное положение. Необратимыми – процессы, в которых система не возвращается в исходное положение.

а) изохорический (chora – греч. «пространство»).

Т.к. V=const газ не совершает работу. Тепловая энергия расходуется только на увеличение внутренней энергии газа. P/T=const – второй закон Гей-Люссака – давление газа в замкнутом объёме пропорционально абсолютной температуре;

б) изобарический (p=const). V/T=const – первый закон Гей-Люссака (1802 г.) – при постоянном давлении объём газа пропорционален его абсолютной температуре;

в) изотермический (T=const). P₁V₁=p₂V₂; pV=const. Подводимое тепло целиком превращается в работу (закон Бойля – Мариотта, 1662-1676 г.);

г) адиабатический, изоэнтропический (pV^k=const) – отсутствие теплообмена с окружающей средой, т.е. полная теплоизоляция;

д) политропный – превращение энергии согласно определённому закону – pVⁿ=const , 1nk, n – показатель политропности.

Обобщает приведённые выше процессы: n= - изохорический процесс;

n=0 – изобарический процесс;

n=1 – изотермический процесс;

n=k – адиабатический процесс.

Цикл Карно

В тепловых двигателях стремятся к полному превращению тепловой энергии в механическую. Французский инженер Карно (1824 г.) обнаружил, что наибольший эффект достигается при совершении идеальным газом цикла из четырёх последовательных термодинамических процессов.

1-2 – изотермическое расширение;

2-3 – адиабатическое расширение;

3-4 – изотермическое сжатие;

4-1 – адиабатическое сжатие.

Площадь 1-2-3-ось абсцисс – механическая работа, совершаемая газом при расширении.

Площадь 3-4-1-ось абсцисс – механическая работа, затраченная на сжатие газа.

Разность площадей – механическая работа, произведённая во время цикла.

Q_подвQ_отв

Ни один из обратимых циклов не может иметь термический КПД выше термического КПД цикла Карно, который теоретически может быть равен единицы при Т1=∞ или Т2=0 , что практически невозможно. Сравнение КПД цикла Карно и любого другого цикла дает возможность судить о степени

совершенства последнего.

Идеальные термодинамические циклы

Идеальный цикл:

• химический состав и количество газа неизменны.

• процессы сжатия и расширения осуществляются адиабатно;

• теплоёмкость рабочего тела не зависит от температуры;

Это замкнутый цикл в воображаемой тепловой машине.

Сгорание и газообмен заменяются процессами подвода и отвода тепла.