Рекомендуемая литература:

1. Техническая термодинамика и теплотехника: учеб.пособие для вузов/ Л.Т. Бахшиева, Б.П. Кондауров, А.А. Захаров, В.С. Салтыкова; под ред. А.А. Захаровой. – М.: «Академия», 2006 – С.54 - 59

   Краткие теоретические положения по теме:

При расчёте тепловой аппаратуры наиболее важным моментом является определение количества теплоты, участвующее в процессе. Точное его определение обеспечивает правильную оценку работы аппарата с экономической точки зрения.

Сообщение телу теплоты в каком-либо процессе вызывает изменение его состояния и в общем случае сопровождается изменением температуры. Отношение количества теплоты , полученного телом при бесконечно малом изменении его состояния, к связанному с этим изменению температуры тела называется полной теплоёмкостью тела в данном процессе:

Обычно величину теплоёмкости относят к единице количества вещества и в зависимости от выбранной единицы различают:

• Удельную массовую теплоёмкость - равную отношению теплоёмкости однородного тела к его массе, в ;

• Удельную объёмную теплоёмкость - равную отношению теплоёмкости рабочего тела к его объёму при нормальных условиях (Р=10325 Па, t=0^оС), в ;

• Удельную мольную теплоёмкость - равную произведению удельной теплоёмкости вещества на молярную массу этого вещества: , в ;

Между этими теплоёмкостями существует следующая связь:

,где

- удельный объём при нормальных физических условиях;

- молярная масса.

Теплоёмкости зависят от характера процесса, т. е. являются функциями процесса. В термодинамике имеют большое значение:

• Теплоёмкость при постоянном давлении: , равная отношению количества теплоты , сообщённой телу в процессе при постоянном давлении, к изменению температуры тела ;

• Теплоёмкость при постоянном объёме: , равная отношению количества теплоты , подведённой к телу в процессе при постоянном объёме к изменению температуры тела .

В термодинамике часто используется отношение теплоёмкости при постоянном давлении к теплоёмкости при постоянном объёме, которые обозначают буквой .

Согласно классической кинетической теории газов определяется числом степеней свободы молекул. Для одноатомного газа при (удельной массовой теплоёмкости) R=1,66; для двухатомного – 1,4; для трёх- и многоатомного – R=1,33.

При для идеальных газов:

или из уравнения Майера:

Истинная и средняя теплоёмкости

Теплоёмкость тела в данном состоянии, определяемая параметрами и Т или Р и Т называют истинной теплоёмкостью. Это отношение элементарного количества теплоты, сообщаемой ТД системе в каком-либо процессе, к бесконечно малой разности температур.

Истинную теплоёмкость реальных газов можно выразить в виде суммы двух слагаемых: , где - теплоёмкость данного газа в разряженном состоянии при или , которая зависит от температуры (состояние идеального газа).

Температурная зависимость может быть представлена в виде полинома третьей степени:

Второе слагаемое определяет зависимость теплоёмкости от давления или удельного объёма. Связано с изменением потенциальной составляющей внутренней энергии реального газа.

Теплоёмкости смесей идеальных газов

При расчётах тепловых установок обычно встречаемся со смесями газов, а в таблицах теплоёмкости приводятся только для отдельных идеальных газов нужно научиться определять теплоёмкости газовой смеси. Здесь, как и для определения R(удельная газовая постоянная) возможно несколько вариантов:

1. если газовая смесь задана массовыми долями, то удельная теплоёмкость смеси определяется как сумма произведений массовых долей на удельную теплоёмкость каждого газа:

,

(где , , - массовые доли каждого газа, входящего в смесь).

2. если газовая смесь задана объёмными долями, то объёмная теплоёмкость смеси равна сумме произведений объёмных долей на объёмную теплоёмкость каждого газа:

3) молярная теплоёмкость смеси газов равна сумме произведений объёмных долеё на молярные теплоёмкости, составляющих смесь газов:

3. удельная теплоёмкость смеси газов может быть определена, если известны плотность и удельный объём смеси газов при нормальных физических условиях:

Энтропия

Аналитически энтропия определяется следующим образом:

Удельная энтропия есть однозначная функция состояния газа, принимающая для каждого состояния вполне определённое значение. Удельная энтропия является экстенсивным параметром (т. е. зависит от массы вещества) состояния, её изменение полностью определяется крайними состояниями тела и не зависит от пути процесса.

Удельная энтропия обладает свойствами аддитивности, т. е. изменение энтропии системы, состоящей из отдельных тел, равна алгебраической сумме изменений энтропии этих тел.

Эти равенства содержат только параметры состояния и называются ТД тождествами, относятся к обратимым процессам.

В термодинамике внутренняя энергия, энтальпия, энтропия, теплоёмкости называются калорическими свойствами вещества; а удельный объём, абсолютное давление, температура – термическими свойствами.