05 семестр / Лекции и семинары / Лекции

51

Расположение политропы в диаграмме

Уклон политроп

Очевидно, что с увеличением уклон политроп увеличивается.

14.5.8. Классификация политропных процессов

по характеру энергобалансов

каждый политропный процесс характеризуется своим энергобалансом. По характеру энергобалансов все политропные процессы можно разбить на три группы:

1.Процесы, идущие при расширении за счет теплоты , сообщаемой рабочему телу извне.

52

Схема энергобаланса

Для этой группы

2.Процессы идущие при расширении за счет теплоты, сообщаемой рабочему телу, и изменению внутренней энергии.

Схема энергобаланса

Для этой группы

3.Процессы, происходящие за счет снижения внутренней энергии рабочего тела Схема энергобаланса

53

Для этой группы

В каждой группе имеется множество процессов, которые отличаются друг от друга величинами .

14.5.9. Определение показателя политропы n по графику в PVдиаграмме

Для точек процесса по масштабу измеряются параметры:

54

Второй способ

Так как для любой точки величины могут быть найдены измерение то,

следовательно, уравнение позволяет определить величину показателя

.

При процессах с переменным показателем , как это бывает в реальных условиях,

очевидно, что первый способ дает среднее значение показателя для всего процесса.

15. Определение располагаемой работы в обратимых процессах

При исседовании процессов в открытых системах в основу берут уравнение первого закона термодинамики во второй форме:

изменение энтальпии

располагаемая техническая работа

55

Схема энергобаланса

Установим общее состояние между и по исходному определению работа проталкивания

показатель политропы Для политропного процесса

Для адиабатного процесса

(для адиабаты)

56

Для изотермного процесса

Для изобарного процесса

Для изохорного процесса

В насосах, гидроприводах в качестве рабочего тела используется жидкость (вода, масло и т.п.), которая практически несжимаема, поэтому:

при

при (насосы)

57

16. диаграмма

Широко используется наряду с диаграммами. Рассмотрим в iSдиаграмме основные виды обратимых термодинамических процессов.

Адиабатный процесс

Обратимая адиабата в диаграмме изображается вертикальной прямой, направленной вниз при расширении и вверх при сжатии.

адиабатный переход энтальпии

это соотношение справедливо и для реальных газов и паров.

Изотермный процесс

58

Далее будет показано, что для реальных газов изотерма изображается снижающейся или повышающейся кривой

Изохорный и изобарный процессы

59

Таким образом, в диаграмме уклон изохоры больше уклона изобары.

Содержание этого раздела было посвящено исследованию обратимых процессов идеального газа, тоесть газа, подчиняющегося уравнению Клапейрона и имеющего постоянную теплоемкость. Многие реальные газы при умеренных давлениях и достаточно высоких температурах весьма хорошо следуют уравнению Клапейрона.

Например, воздух и продукты сгорания топлива, используемые как рабочее вещество ряда машин и аппаратов в термическом отношении могут исследоваться с помощью приемов (аналитических и графических), разработанные в этом разделе.

Однако необходимо заметить, что в отоличие от условий идеального газа теплоемкость реальных газов непостоянна и является функцией температуры. Это зависимость существенно обнаруживается при высоких температурах. Поэтому расчетные формулы энергетических соотношений (оценка внутренней энергии, энтальпии, энтропии), установленные для идеального газа в предположении постоянной теплоемкости нуждаются в коррективах. Соответствующие теплотехнические расчеты приводятся на основе использования понятий средних теплоемкостей.

17. Итоговые формулировки закона термодинамики

Перед изложением закона термодинамики повторно сформулируем основные формулировки первого закона термодинамики.

1.Невозможно возникновение и уничтожение энергии

2.Любая форма движения способна и должна превращаться в любую другую форму движения

3.Внутренняя энергия является однозначной формой состояния

4.Вечный двигатель первого рода невозможен

60

5.Бесконечно малое изменение внутренней энергии является полным дифференциалом

6.Сумма количества теплоты и работы не зависит от пути процесса

Первый закон термодинамики, постулируя закон сохранения энергии для термодинамической системы не указывает на направление происходящих в природе процессов. Направление термодинамических процессов устанавливает второй закон термодинамики.

18. закон термодинамики

Исследование круговых процессов.

18.1. Содержание закона

Второй закон, как и первый закон разрешает вопросы взаимного преобразования теплоты работы, но рассматривает этот вопрос с другой точки зрения.

В отношении тепловых машин решает две задачи:

1.Устанавливает общие условия, при которых возможно преобразование теплоты в работу.

2.Определяет степень полезного использования теплоты в тепловых двигателях, устанавливает возможный предел превращения теплоты в работу.

Заметим, что первый закон выражает собой закон сохранения энергии и не устанавливает никакого различия между энергиями (тепловой и механической, например). Все виды энергии равноценны.

Второй закон устанавливает принципиальное различие между превращениями работы в тепло и тепла в работу. Превращение происходит очень легко. Всю механическую работу можно превратить полностью в теплоту; превращение с большими трудностями при определенных условиях, например, в тепловых двигателях никогда вся теплота не может быть превращена в работу .

Таким образом, энергии качественно неравноценны.

18.2. Базисные формулировки закона термодинамики.