05 семестр / Лекции и семинары / Лекции
.pdf
41
это логарифмическая
кривая
= ;
Изображение изобары отличается от изображения изохоры крутизной. Изобара
положе изохоры (
|
|
42 |
|
Изобары для различных давлений |
изображаются в T-S- |
||
диаграмме эквидистантными кривыми |
|
||
|
14.3. Изотермные процессы |
|
|
Изотерма идеального газа в |
диаграмме изображается равноосной гиперболой. |
||
|
|
Это закон Бойля-Мариотта |
|
и |
равны нулю ( |
) |
|
Теплота определяется из первого закона термодинамики |
|
||
43
Изображение изотермного процесса в 
диаграмме
При изотерическом сжатии или расширении все тепло превращается в работу и наоборот. В реальных процессах осуществить это невозможно, но есть схема тепловых машин, где реализуются приближения к изотерическим процессам, что дает возможность увеличить количество работы, получаемой из тепловой энергии (например сжатие газа в многоступенчатом компрессоре с промежуточным охлаждением рабочего тела и др.)
14.4. Адиабатные процессы
Эти процессы без отвода и подвода теплоты извне, т.е. без теплообмена рабочего тела с внешней средой.
изменяются
Вывод уравнения адиабаты
На основании первого закона термодинамики
44
Для 
атомных газов 
Для 
атомных газов (водяной пар) 
при 
С повышением температуры 
уменьшается.
Адиабата в 
диаграмме изображается круге изотермы
45
Следовательно
Соотношения между 
46
Определение работы расширения
после подстановки под знак интеграла и интегрирования имеем:
Кроме того, так как в адиабатных процессах при 
внешняя работа выполняется за счет внутренней энергии (первый закон термодинамики), то можно записать:
Это соотношение показывает, что при адиабатном процессе работа расширения совершается за счет уменьшения внутренней энергии самого рабочего тела
Схема энергобаланса
Изображение адиабаты в 
диаграмме
47
Адиабатный обратимый процесс называется также изоэнтропическим или
изоэнтропным
Рабочие процессы расширения и сжатия газов в тепловых машинах близки к адиабатным
14.5. Политропные процессы
14.5.1. Определения
Политропными называются такие обратимые процессы, в которых изменяются все параметры состояния, где участвует 
и совершается работа 
. Политропных процессов множество, они отличаются друг от друга теплоемкостью 
. Каждому процессу соответствует своя теплоемкость.
14.5.2. Изображение политропных процессов
в 
диаграмме
Пунктиром изображено множество политропных процессов.
Уравнение политропы
Частные случаи политропных процессов:
1. 
48
2. 
3. 
4. 
Остальные процессы имеют промежуточные величины
14.5.3. Вывод уравнения политропы
В качестве базы возьмем уравнения первого закона
где 
теплоемкость при политропном процессе В таком случае исходное уравнение можно переписать
Разделив правую и левую части уравнений:
Обозначив 
показатель политропы
14.5.4. Определение теплоемкости политропного процесса
так как 
то 
49
,т.е. 
Отрицательная теплоемкость 
при 
Положительная теплоемкость 
при 
Физический смысл отрицательной теплоемкости
При 
теплоемкость 
. В этих политропных процессах при расширении газ производит работу значительно превышающую то количество тепла, которое подводится к газу в процессе расширения. В этом случае на производство работы помимо тепла, подводимого к газу, расходуется и некоторое количество его внутренней энергии. Хотя к газу и подводится тепло, но оно целиком превращается в работу, а убыль внутренней энергии газа ведет к снижению его температуры. Таким образом, в данном случае мы имеем дело с весьма своеобразным процессом: тепло к системе подводится, но температуры системы уменьшается. В соответствии с общим
определение теплоемкости 
, мы приходим к выводу, что теплоемкость такого
политропного процесса отрицательна.
Зависимость теплоемкости от показателя политропы представлена на рисунке
50
14.5.5.Соотношения основных параметров 
вполитропных процессах
и 
и 
и 
14.5.6. Определение работы расширения в политропных процессах
Формулы по аналогии с адиабатой
14.5.7. Изменения энтропии в политропных процессах
т.к. 
По этой формуле можно построить политропу, если задан показатель 
.