Контрольні запитання

1. Які одиниці вимірювання теплоти, роботи, внутрішньої енергії?

2. За яких умов внутрішня енергія робочого тіла буде зменшуватись, а теплота до РТ буде підводитися?

3. Теплову потужність печі N=860 кВт перевести у ккал/год.

4. Сформулювати перший закон термодинаміки для потоку газу. Записати рівняння першого закону для горизонтальної ділянки труби за відсутності в ній обертових пристроїв та нехтуванні силами тертя.

5. Що являє собою вічний двигун другого роду?

6. Як змінюється ентропія у циклі зворотних ідеальних процесів і незворотних реальних процесів?

7. Як визначається термічний ККД теплового двигуна? Яким чином можна збільшити ККД двигуна?

8. Формулювання II закону термодинаміки.

9. Як змінюється ентропія в довільних природних процесах і примусових процесах, що проходять усупереч природним явищам?

10. Дати характеристику циклу Карно.

3. Процеси зміни параметрів ідеального газу

Основні завдання вивчення процесів зміни параметрів ідеального газу:

• виявлення закономірностей зміни основних параметрів стану робочого тіла (Р, υ, Т);

• визначення основних характеристик процесів (і, ΔS, l, q, ΔU);

• з’ясування особливостей реалізації умов першого закону термодинаміки.

Основними термодинамічними процесами є:

 ізохорний при постійному об’ємі газу, υ = сonst;

• ізобарний при постійному тиску газу, Р = сonst;

• ізотермічний при постійній температурі газу, Т = сonst;

 адіабатний за відсутності процесів підведення і відведення теплоти

dq = 0, Р·υ^k = сonst;

• політропний, реальні процеси, що проходять при зміні всіх можливих параметрів згідно з рівнянням: Р·υⁿ = сonst, (43)

де n – показник політропи, постійна величина для заданого процесу.

Основні термодинамічні закони встановлені для приведених вище процесів за умов їх рівноважного і зворотного проходження.

Рівноважним є такий процес, у ході якого стан системи або робочого тіла характеризується сталими термодинамічними параметрами як в об‘ємі, так і в часі, а також відсутністю енергетичного обміну. За наявності РТ із різними термодинамічними параметрами (P,υ,T) процес не може бути рівноважним і зворотним.

Зворотні процеси можуть проходити лише при нескінченно малих перепадах ΔP, Δυ, ΔT, зображуються в координатах Р – υ і Т – S однією лінією в прямому й зворотному напрямку і не супроводжуються незворотними змінами в системі. Після здійснення таких процесів система повністю відновлює свій енергетичний стан та повертається в початковий стан. У зворотних процесах здійснюється максимально можлива робота. Але всі реальні процеси не зворотні і не рівноважні.

Тільки при перепаді температур ∆Т > 0 стає можливою передача теплоти і здійснення роботи. Термічно врівноважена система може здійснювати роботу тільки до того часу, коли настане термічна рівновага.

У діаграмах Р – υ і Т– S указані процеси зображаються лініями, показаними на рис. 2.

Рис.2. Процеси зміни параметрів ідеального газу в Р– υ та Т– S - координатах

Адіабатний процес характеризується тим, що зміна ентропії в ньому від-

сутня, ΔS = 0. Тому цей процес називають ізоентропним. Для політропного процесу показник ступеня n у формулі (43) змінюється від + ∞ до – ∞.

Визначення основних характеристик процесів проводиться згідно із залежностями, наведеними у таблиці 5. Індекси “к” і “п” у таблиці означають кінцевий та початковий стан робочого тіла.

Таблиця 5