Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Gidravlika_prezentatsii / 7. Термодинамика.pptx
Скачиваний:
56
Добавлен:
01.10.2017
Размер:
906.92 Кб
Скачать

Основы

термодинамики

Общие определения

Термодинамической системой называется тело или совокупность тел, являющиеся объектами исследования.

Термодинамическая система, которая совершенно не взаимодействует с окружающей средой (не обменивается с ней веществом и энергией), называется изолированной или

замкнутой.

Термодинамическая система, которая не обменивается с окружающей средой веществом, называется закрытой.

Термодинамическая система, которая обменивается с окружающей средой веществом, называется открытой.

Термодинамическая система, которая не обменивается с окружающей средой энергией в виде теплоты, называется

адиабатной.

Общие определения

Термодинамическим равновесием

называется состояние, когда при неизменных внешних условиях параметры системы не меняются во времени и отсутствуют потоки вещества и энергии между системой и окружающей средой.

Термодинамический процесс – это изменение состояния системы, которое возникает в ней под влиянием внешних воздействий.

Общие определения

Параметры, характеризующие газообразные тела: давление, температура и удельный объем.

Давление – величина, численно равная силе, действующей по нормали к поверхности стенки сосуда, отнесенной к единице площади этой поверхности.

Единица измерения – Паскаль (Па).

Температура – мера средней кинетической энергии хаотического движения молекул. Единицы измерения – градус Кельвина (Т °К) и градус Цельсия (t °С):

T = t + 273.

V

 

1

.

Удельный объем – это объем 1 кг вещества:

 

 

m

 

 

Киломоль – это количество вещества в килограммах, численно равное его молекулярной массе. Киломоль вещества с молекулярной массой μ весит μ кг.

m кг вещества содержат m киломолей.

Закон Авогадро

(для идеальных газов)

Все газы при одинаковых давлении и температуре содержат в равных объемах одинаковое число молекул.

m

 

;

1

 

1

m2

2

2

2 .

1

1

 

 

 

 

 

 

1

 

1 1 2 2.

 

 

 

 

Уравнение состояния идеального газа

Для одного кг идеального газа справедливо уравнение состояния: p RT.

R – газовая постоянная, кгДжК .

Для одного киломоля газа: pV R0 T;

где Vμ – объем одного киломоля газа при данных условиях,

R0 – универсальная газовая постоянная, одинаковая для одного киломоля

любого газа:

R0 8,31 10

3 Дж

.

 

 

кг К

 

 

 

 

pV m R0 T.

или: pV m RT ,

R R0 .

Смесь газов

Закон Дальтона: давление, оказываемое смесью газов, равно сумме парциальных давлений отдельных газов, входящих в состав смеси:

 

n

 

 

pсм pi.

 

p RT

i 1

 

– для одного килограмма газовой смеси;

 

pV m RT

– для m кг смеси;

R R0 .

pV R0 T

– для одного киломоля смеси.

 

Состав смеси может быть задан в массовых или объемных долях.

Массовая доля:

g

 

mi

.

 

 

 

 

Объемная доля:

ri

Vi

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Vсм

 

 

 

 

см

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

n

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

n

Rсм gi Ri;

см

 

 

 

 

;

 

 

 

 

Rсм

 

 

 

 

 

см ri i ;

 

 

 

 

 

 

n

ri

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i 1

 

 

 

gi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i 1

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i 1

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

i 1i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

gi

 

 

i

 

Rсм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

см

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

i

 

 

 

 

 

 

Первый закон термодинамики

Равновесный процесс

Обратимым называется равновесный процесс, который в прямом и в обратном направлениях протекает через один и тот же ряд равновесных состояний, не вызывая в итоге изменений в самом газе и в телах, окружающих систему.

Работа по преодолению внешних сил

A p S h.

S h V.

A p V.

dA p dV.

V2

A p dV.

V1

Молекулы газа обладают кинетической энергией хаотического движения и потенциальной энергией взаимодействия. Сумма этих энергий называется внутренней энергией газа U.

Внутренняя энергия газа зависит от давления, температуры, а значит и от занимаемого газом объема, то есть, внутренняя энергия газа является функцией его состояния.

Состоянию газа с параметрами p1, T1, соответствует внутренняя энергия U1, состоянию с параметрами p2, T2, – внутренняя энергия U2. При переходе газа из первого состояния во второе его внутренняя энергия изменяется на величину

U U 2 U1.