3.1.8. Термодинамические процессы

3.1.8.1. Классификация термодинамических процессов

Термодинамическим процессом принято называть любое изменение системы в результате изменения одного или ряда определяющих ее параметров.

Уравнение процесса может быть задано условием о постоянном значении в этом процессе какой-либо функции состояния (например, U=idem, h=idem, P=idem, t=idem и т. п.) или условием о равенстве нулю какого-либо эффекта в этом термодинамическом процессе (например, q=0; работа l=0 и т. п.). С помощью уравнений термодинамики можно изучать разнообразные процессы, при этом интерес представляет изображение процесса изменения состояния в Р- координатах (рис. 3.11).

Простейшими процессами в термодинамике являются: изохорный (=idem), изобарный (Р=idem), изопотенциальный (Р=idem). Обобщающим выражением этих процессов является уравнение политропы с постоянным показателем:

Рⁿ=C=idem; (3.48)

P^1/n= =C₁=idem,

где n — показатель политропы, для данного процесса величина постоянная, но может иметь любые численные значения от  до +;

С, С₁  постоянные, характеризующие прохождение процесса через какую-либо точку диаграммы: начальную, конечную или промежуточную.

Рис. 3.11. Показатель политропы в P- и lg P-lg  координатах

Политропный процесс — это, в принципе, любой процесс, где одно-временно могут изменяться все параметры рабочего тела (P, , T), осуществляться подвод и отвод теплоты и т. п. Все остальные термодинамические процессы являются частными случаями политропного:

так, при n=0 P=idem (изобарный),

n= V=idem (изохорный),

n=1 P=idem (изопотенциальный),

n=k P^k=idem (адиабатный).

Рис. 3.12. Изображение политропных процессов в Р- координатах

Физический смысл показателя политропы n определяется при дифференцировании исходного уравнения политропы с постоянным показателем:

ⁿdP+n^n-1Pd=0,

dP=nPd.

=nl  n=/l;

в интегральной форме n=/l. (3.49)

Показатель политропы равен отношению работ процесса — потен-циальной к термодинамической, а в логарифмических координатах n=tg. Процессы изменения состояния простых тел можно показать в зависимости от показателя политропы при n+ (рис. 1.12).

3.1.8.2. Работа в термодинамических процессах

Величина работы определяется, исходя из уравнения этого процесса  (Р)=0 и уравнения политропы с постоянным показателем.

 = dP l=Pd+dP=d(P);

l = Pd n=/l, тогда l(1n)=d(P);

(3.50)

(3.51)

где — характеристика расширения (сжатия) — величина соотношения начального и конечного значений потенциальной функции.

Сопоставляя уравнения процесса, потенциальной функции и уравнение состояния, имеем:

тогда получим:

(3.52)

Потенциальная работа .

Для изотермического процесса

Соотношения между парамет

зависимости термодинами

Наименование процесса	Уравнение процесса	Показатель политропы	Связь между параметрами	Термодинамическая работа
Политропный	PVn=idem
Изобарный	P=idem	n = 0
Изохорный	V=idem	n = 
Изотермический	PV=idem	n = 1
Адиабатный	PVк=idem	n = к=

рами состояния, расчетные и проверочные Таблица 3.1.

ческих величин в процессах

Потенциальная работа	Теплоем-кость процесса	Количество тепла	Изменение энтропии
	Срm
	Cvm	q1,2=Сvm(T2-T1)
	
	0

(3.53)

Соотношения между параметрами состояния, а также расчетные и проверочные зависимости термодинамических величин в процессах даны в табл. 3.1.