Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Теор осн теплот.2012.doc
Скачиваний:
51
Добавлен:
03.03.2016
Размер:
3.19 Mб
Скачать

1.4 Параметры процесса Работа и теплота

Понятия работы и теплоты неразрывно связаны с термодинамическими процессами. По своей физической природе теплота и работа представляют собой формы передачи энергии, каждая из которых имеет свои особенности.

Работа. Передача энергии в форме механической работы связана с направленным упорядоченным движением тел и их частей.

В технической термодинамике обычно рассматривается механическая работа, совершаемая газом или паром при изменении объёма. Пусть совершается работа при увеличении объёма V тела произвольной формы в окружающей среде с давлением р. Суммарная работа изменения объёма для 1 кг газа:

l - работа = F ∆x = pf∆x = p∆V

Удельная работа dℓ=pdv, где ℓ = L/m.Значение интеграла зависит от вида подинтегральной функции, т.е. типа термодинамического процесса. Величина работы определяется площадью, ограниченной кривой процесса, двумя ординатами и осью абсцисс на диаграмме P-V (рис.1.4)

Рисунок 1.4. Схема термодинамической работы.

В отличие от физики термодинамическая работа имеет не только абсолютное значение, но и знак.

Если dv > 0, то >0.т.е. газ расширяясь совершает работу; если dv <0, и <0, то над газом совершается работа за счет внешних сил.

Теплота. Передача энергии в форме теплоты связана с наличием разности температур. В этом случае передача энергии осуществляется при непосредственном контакте двух тел или излучением между ними. Количество переданной энергии при этом называется количеством теплоты Q.

Количеством теплоты может быть определено двумя способами с использование энтропии в элементарном процессе – δQ = Tds, или с использованием теплоёмкости.

Теплоемкость тела (системы) – это отношение количества теплоты δQ к соответствующему изменению температуры. Удельная теплоемкость – это количество теплоты, которое необходимо подвести или отвести от единицы вещества ( 1 кг, 1 м3) при изменении температуры на 1 градус.

Определяемая таким методом теплоёмкость называется средней теплоёмкостью в интервале температур t1 и t2.

,

где m –средняя теплоемкость;

х - параметр, указывающий на тип термодинамического процесса.

Истинная теплоемкость вещества определяется

Различают также теплоёмкости: объёмную Сv, отнесенную к 1м3 при нормальных условиях, (Дж/м3 К); молярную μС, отнесенную к 1 молю вещества, (Дж/моль*К). Пусть μ·С известно, тогда С= μ·С/μ = Ć = μ·С/22,4. ( 1 кмоль μ,кг, равен 22,4 м3).

В зависимости от вида термодинамического процесса различают теплоёмкости при постоянном объёме – удельную изохорную теплоемкость Сv; - при постоянном давлении – удельную изобарную CP.

Для идеального газа связь между ними устанавливается

уравнением Майера.

СР - Сv = R, или μ·CP – μ·Cv = Rμ , (1.1)

где R –универсальная газовая постоянная.

В термодинамических расчетах используют отношение теплоемкостей СР и Сv К = СРV , (1.2)

где К– коэффициент Пуассона или показатель адиабаты.

Для идеального газа К не зависит от параметров состояния и химической природы вещества, а определяется его атомной величиной, т.е. количеством атомов в молекуле.

К = 1,67 – для одноатомных газов ( инертных);

К = 1,4 - для двухатомных газов;

К = 1,3 - для многоатомных газов.

Рассматривая уравнения (1) и (2) , получим

Теплоёмкость реальных газов зависит от параметров состояния СХ = СХ0 + ∆ СХ,

где СХ0 – теплоёмкость газа в идеальном состоянии;

∆ СХ – поправка влияния параметров состояния на теплоёмкость.

В связи с большой комбинацией температур t1 и t2, то количество тепла определяется

Значения средних теплоемкостей для различных газообразных жидких и твердых веществ в интервалах температур (0- t0C) приводяться в различных справочных источниках.