15)Баланс тепловых потоков для термодинамических процессов (адиабатного, изотермического, изохорного) в соответствии с 1 законом термодинамики

Для адиабатного процесса^ dq = 0, dU = CvdT, L=

Для изотермического процесса: t = const, dU = CvdT = 0, dq = dL, L = RT ln(V2/V1)

dq- теплота процесса; dL – изменение работы; dU- изменение внутренней энергии;

Для изохорного процесса: dq = dU, dL = 0, dU = CvdT

Для изобарного процесса: dU = CvdT; L=;dq=dh=CpdT;

16.Истечение. Газов.

Истечение . газов следует тем же основным законам, что и Истечение . жидкостей; но в случае газов мы имеем дело с веществом, объем и плотность которого зависят от давления, поэтому нельзя, как в случае жидкостей, считать среду несжимаемой. И. всегда происходит под влиянием разности давления, а следовательно, истекающая струя газа, попадающая в среду с меньшим давлением, занимает больший объем, расширяется. Расширение же газа всегда сопровождается охлаждением его, охлаждение же зовет за собой опять изменения в объеме, плотности и давлении. Ввиду этого решение общих задач об И. газов представляет вопрос весьма сложный и одну из самых трудных глав аэродинамики — науки о движениях газов; полное рассмотрение вопросов И. газов должно было бы вестись не только на основании принципов гидродинамики, но и на основании механической теории тепла и кинетической теории газов. Если пренебречь охлаждением газа от расширения и действием силы тяжести, то для скорости V истечения газа, под влиянием одной разности давления, получим формулу, аналогичную формуле (2):

,

(12.)

где a — постоянная Мариоттова зак. (см. Газы), p₀, q₀ и ω₀ — давление, сечение и плотность для сосуда, из которого истекает газ, p₁, q₁ и ω₁ — те же величины для места наименьшего сечения струи. Более простое выражение для V получим из формулы Торричелли, применив ее к газам:

.

(13.)

При И. газов в виде струи наблюдается то же основное явление сжатия струи, что и при И. жидкостей. Его легко заметить, если наблюдать И. струи окрашенного газа или табачного дыма. Замечательно, что коэффициент сжатия струи (K) для газов весьма близок по величине к тому же коэффициенту для жидкостей. Так, по Вейсбаху, величины K:

При течении по трубам законы И. для газов те же, что и для жидкостей; скорость И. замедляется и выражается уже формулой

(14.)

где d — диаметр трубки, l — длина трубки, а — величина, характеризующая трение воздуха о стенки трубки. По Вейсбаху, для стекла равно 0,02197, а по Д'Обюисону для металлических труб — 0,0238. Этот последний ученый нашел из целого ряда опытов эмпирическую формулу, дающую достаточно точно количество вытекающего по трубе в единицу времени газа, именно:

,

где p выражено в давлении ртутного столба.

При И. газов из волосных трубок они следуют, как и жидкости, закону Пуазейля. И. газов из волосных трубок пользуются для определения внутреннего трения их. При И. газы образуют струи, представляющие все особенности жидких струй — реакцию (ракеты, отдача от выстрелов), удар струи и т. д. (см. Струя). При действии мгновенных сил И. газов происходит в виде вихря (при взрывах, при образовании фосфористого водорода и т. д.).

Теория И. газов весьма важна для техники — газопроводного дела, устройства пневматической передачи, воздуходувных приборов, вентиляционных и дымовых труб; в науке она важна для теоретической метеорологии (ветры). Значительные математические трудности замедляют пока полную разработку вопросов об И. газов и паров.

17) Анализ политропных процессов по энергетическим показателям (∆U, q, l) Политропный – процессы, в кот. теплоемкость имеет любое, но постоянное на протяжении всего процесса значение. P*-уравнение состояния.

=const – Ур-е политропного (обобщающего) процесса, где )/() – показатель полит.процесса.

=const

– соотношения м/у параметрами T и υ, p и T.

Изменение энтропии: Энтропия является функцией состояния. Ее изменение в пределах процесса определяется как разность конечного и начального значений. Энтропия, и ее изменение не поддается физическому определению и измерению, а является расчетной величиной.

;

;

Работа расширения /сжатия в политропном процессе:;

Количество теплоты: , q – удельное количество теплоты.

Внутренняя энергия термодинамической системы зависит от температуры рабочего тела:

;

Энтальпия представляет собой сумму внутренней энергии тела и работы, которую необходимо затратить, чтобы тело объемом V ввести в окружающую среду, имеющую давление p и находящуюся c телом в равновесном состоянии: ;

18 Цикл Ренкина - термодинамический цикл преобразования тепла в работу с помощью водяного пара

КПД цикла

Термодинамические исследования цикла Ренкина показывают что его эффективность в большей степени зависит от величин начальных и конечных параметров (давления и температуры) пара.