13) Классификация термодинамических процессов и их применение в термодинамических процессах. Цель анализа термодинамических процессов.

Часто встречаются такие процессы изменения состояния газов, которые протекают в условиях, ограничивающих характер изменения их состояния.

Изохорный процесс (процесс при постоянном объеме рабочего тела). Примером такого процесса может служить нагревание или охлаждение газа в закрытом сосуде. Уравнение процесса будет иметь вид V = const. Соотношения между параметрами газа в процессе будет определяться Р1/Т1 = Р2/Т2. В изохорных процессах теплота, сообщаемая газу, идет только на увеличение его внутренней энергии, а отвод теплоты возможен только за счет уменьшения внутренней энергии. q = = Cv (Т2 – Т1).

dq>0

Изобарный процесс (процесс при постоянном давлении рабочего тела).

Уравнение процесса Р = const. В соответствии с законом Гей-Люссака для процесса можно написать V 1/Т1 = V 2/Т2. Теплота, сообщаемая идеальному газу в изобарном процессе, увеличивает его энтальпию. q = dh = CpdТ. Изобарный процесс – это процесс сгорания в цикле дизеля (ДВС), процесс сгорания и выхлопа в газотрубных установках (ГТУ) и воздушно-реактивных двигателях (ВРД).

dq>0

Изотермический процесс (процесс при постоянной температуре рабочего тела). Уравнение этого процесса для идеального газа выражает закон Бойля – Мариотта Т = const. График изотермического процесса в РV-диаграмме будет изображаться равнобокой гиперболой, называемой изотермой. dU=0. P*v=const/

dq>0

Используется для описания подвода и отвода тепла в паросиловых установках и холодильниках.

Адиабатный процесс (процесс при отсутствии теплообмена между рабочим телом и внешней средой). dq=0, т.к процесс проходит без подвода и отвода теплоты. Уравнение взаимосвязи между параметрами Р1/Р2 = (V2/V1)k, T1/T2 = (V2/V1)k-1, T1/T2 = (P1/P2)(k-1)/k, где к = 1,67 (для

одноатомных газов), для двухатомных к = 1,4, для трех- и многоатомных к = 1,29. Адиабатный процесс – это процесс в цикле дизеля (ДВС), процессы сжатия и расширения, процессы истечения в газотрубных установках (ГТУ) и воздушно-реактивных двигателях (ВРД).

dU = CvdТ

Цель анализа процессов – установление энергетической возможности и состояния рабочего тела в этих процессах.

Политропный процесс (удельная теплоёмкость c газа остаётся неизменной). Предельными частными явлениями политропного процесса являются изотермический процесс и адиабатный процесс. В случае идеального газа изобарный процесс и изохорный процесс также являются политропическими. Для идеального газа уравнение политропы может быть записано в виде: pVn = const. Используется для описания процессов расширения и сжатия в расчетных циклах двс.

14)Основной закон теплопроводности (Закон Фурье)

Теплопроводность, один из видов переноса теплоты (энергии теплового движения микрочастиц) от более нагретых частей тела к менее нагретым, приводящий к выравниванию температуры. При Теплопроводность перенос энергии в теле осуществляется в результате непосредственной передачи энергии от частиц (молекул, атомов, электронов), обладающих большей энергией, частицам с меньшей энергией. Если относительное изменение температуры Т на расстоянии средней длины свободного пробега частиц l мало, то выполняется основной закон Теплопроводность (закон Фурье): плотность теплового потока q пропорциональна градиенту температуры grad T, то есть

где q — вектор потока тепла — количество энергии, проходящей в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной каждой оси, χ— коэффициент теплопроводности (иногда называемый просто теплопроводностью), T — температура. Минус в правой части показывает, что тепловой поток направлен противоположно вектору grad T (то есть в сторону скорейшего убывания температуры).

Процесс теплопроводности неразрывно связан с распределением температуры внутри тела.

Совокупность значений температуры для всех точек пространства в данный момент времени наз. температурным полем, t=f(x,y,z,τ).

Уравнение явл. математическим выражением такого поля. При этом, если t-ра меняется во времени, поле называется нестационарным, а если не меняется —стационарным. Т-ра может быть функцией одной, двух и трех координат. Соответственно этому и температурное поле называется одно-, двух- и трехмерным. Наиболее простой вид имеет уравнение одномерного стационарного температурного поля: t = t(x).