22) Физический смысл энтропии – мера беспорядка в системе.

Приращение энтропии тепловой материи отражает изменение количества этой материи при постоянных прочих условиях отражает способность этой материи накапливать тепло и расширяться для данного количества материи. Под тепловой материей понимается набор частиц тела. Под тепловой частицей понимается любая частица имеющая тепловое движение. Физическая суть: энтропия отражает количество тепловой материи ( - количество молей) накопившей удельную тепловую энергию ( ) и совершившей удельную работу ( ) относительно температуры ( ) этой материи.

Энтропия обладает всеми свойствами координаты термодинами­ческого состояния. Так, в равновесных процессах при наличии тепло­вого взаимодействия энтропия обязательно изменяется и остается постоянной только при отсутствии теплообмена (в адиабатном равно­весном процессе dS = 0). Количество термического воздействия, т. е. количество теплоты dQ в элементарном равновесном термодинамичес­ком процессе, пропорционально изменению энтропии, а множителем пропорциональности служит потенциал термического взаимодействия— термодинамическая температура Т.

Количество термического воздействия, т. е. коли­чество теплоты, может быть представлено в виде произведения: dQ = TdS или для удельного количества теплоты: dq = Tds.

Энтропия S системы выражается в Дж/К, а удельная энтропия s однородного рабочего тела — в Дж/ (кг • К)

С микрофизической точки зрения энтропия является количественной мерой хаотичности, беспорядочности теплового движения. Увеличение энтропии соответствует уменьшению упорядоченности в распо­ложении микрочастиц и в распределении энергии между ними. Количественная связь между микрофизическими характеристиками вещества и энтропией как макроскопической величиной устанавливается методами статистической термодинамики.

23) Газовой смесью называется смесь отдельных газов, химически не реагирующих между собой, те. каждый газ в смеси полностью сохраняет все свои свойства и ведет себя так, если бы он один занимал весь объем смеси.

Давление, которое создают молекулы каждого отдельного газа смеси, при условии, что этот газ находится один в том же количестве в том же объеме и при той же температуре, что и в смеси, называется парциальным давлением.

Парциальное давление – давление, который имел бы каждый компонент смеси, если бы один в том же кол–ве, в том же объеме и при той же температуре, что в смеси.

Параметры газовой смеси могут быть вычислены по уравнению Клапейрона .

По закону Дальтона общее давление смеси идеальных газов равно сумме парциальных давлений газов, входящих в смесь.

Массовая доля - отношение массы каждого отдельного газа к суммарной массе смеси.

Объемная доля - отношение парциального объема каждо­го газа к общему объему смеси ,Vn - парциальные объемы каждого газа; V - объем смеси газов.

Парциальный объем - это объем, который занимал бы газ, если бы его давление и температура равнялись параметрам смеси газов. Парциальный объем каждого газа при постоянной температуре находится по закону Бойля-Мариотта.

Сумма парциальных объемов равна объему смеси (закон Амага). По закону Авогадро мольные объемы различных газов при одинаковых давлениях и температурах равны (в равных объемах различных газов содержится одинаковое количество молекул).Газовая постоянная смеси , где g-процентное содержание газа в смеси, μ-молярная масса.

25) При расчете многоступенчатого компрессора важно решить вопрос о распределении общего перепада давлений между ступенями. В качестве критерия целесообразно выбрать минимальную работу, затрачиваемую на привод компрессора. Если предположить, что при политропном процессе сжатия газа в каждой ступени пока­затель политропы будет одинаковым и температура газа в начале каждого сжатия равна первоначальной Т1 = Т2, то работа компрессора определяется по формуле:

Для т ступе­ней сжатия где степень повышения давления в i-той ступени. Из решения системы этих уравнений находим

Для определения общей работы, затрачиваемой на привод многоступенчатого компрессора, необходимо просуммировать работы, затрачиваемые на сжатие газа по отдельным ступеням. Нетрудно показать, что при выполнении трех указанных условий А^I₀, А^II₀, А^III₀ будут одинаковы.

А^I₀ = n/(n – 1)Р₁ v₁[(Р₂/Р₁) ^{(n - 1)/n} – 1] = n/(n – 1)RT₁[(Р₂/Р₁) ^{(n - 1)/n} – 1];

А^II₀ = n/(n – 1)Р₃ v₃[(Р₄/Р₃) ^{(n - 1)/n} – 1] = n/(n – 1)RT₃[(Р₄/Р₃) ^{(n - 1)/n} – 1];

А^III₀ = n/(n – 1)Р₅v₅[(Р₆/Р₅) ^{(n - 1)/n} – 1] = n/(n – 1)RT₅[(Р₆/Р₅) ^{(n - 1)/n} – 1];

Так как правые части уравнений равны, то А^I₀ = А^II₀ = А^III₀. Тогда теоретическая работа m ступенчатого компрессора, затрачиваемая на сжатие 1 кг газа, будет определяться произведением m•А₀.

Теоретическая мощность N₀ (Вт), затрачиваемая на привод компрессора, может быть определена по равенству:

N₀ = M·m•А₀, где M – производительность компрессора, кг/с; А₀ – теоретическая работа на сжатие 1 кг газа в одной ступени, Дж/кг; m – число ступеней компрессора.

Для определения действительной (эффективной) мощности N_е, необходимой для привода компрессора, нужно знать потери работы на преодоление сопротивлений клапанов и трубопроводов и на трение в соприкасающихся частях компрессора, которые учитываются механическим КПД:

N_е = N₀ / з_м = M·m•А₀ / з_м .

Для поршневого компрессора з_м = 0,8—0,9.

28) Цикл ДВС со сгоранием при V=const

На рисунке изображена индикаторная диа­грамма двигателя, работающего с быстрым сгоранием топлива при постоянном объёме.

При ходе поршня из левого мёртвого поло­жения в крайнее правое через всасывающий клапан засасывается горючая смесь. Этот процесс изображён кривой 0-1, называется линией всасывания, она не является термо­динамическим процессом , т.к. в нём основ­ные параметры не изменяются, а изменя­ются только масса и объём смеси в цилин­дре. При обратном движении поршня вса­сывающий клапан закрывается, происходит сжатие горючей смеси. Изображается кри­вой 1-2, называется линией сжатия. В точке 2 происходит воспламенение горючей смеси от электрической искры. Сгорание горючей смеси происходит почти мгновенно, т.е. практически при постоянном объёме. Этот процесс изображён кривой 2-3. В результате сгорания топлива температура газа резко возрастает и давление увеличивается (точка 3). Затем продукты горения расширяются. Поршень перемещается в правое мёртвое положение, и газы совершают полезную ра­боту. На индикаторной диаграмме процесс расширения изображается кривой 3-4, назы­ваемой линией расширения. В точке 4 от­крывается выхлопной клапан, и давление в цилиндре падает почти до наружного давле­ния. При дальнейшем движении поршня справа на лево из цилиндра удаляются про­дукты сгорания через выхлопной клапан при давлении, несколько превышающим ат­мосферное давление. Изображается кривой 4-0 и называется линией выхлопа. Такой рабочий процесс совершается за четыре хода поршня или за два оборота вала. Такие двигатели называются четырёхтактными. Цикл с подводом теплоты при постоянном объёме состоит из двух адиабат и двух изо­хор

Характеристиками цикла являются:

– степень сжатия

– степень повышения дав­ления

Количество подведённой теплоты :

Количество отведённой теплоты:

Работа цикла:

Термический к.п.д. цикла:

29) Цикл ДВС со сгоранием при p=const

В них воздух сжимается в ци­линдре двигателя, а жидкое топливо распыляется сжатым воздухом от ком­прессора. Идеальный цикл двигателя с посте­пенным сгоранием топлива при посто­янном давлении, т.е. цикл с подводом количества теплоты при постоянном давлении осуществляется следующим образом.

Газообразное рабочее тело с началь­ными параметрами p₁ , v₁ , T₁ сжима­ется по адиабате 1-2; затем телу по изобаре 2-3 сообщается некоторое ко­личество теплоты q₁. От точки 3 рабо­чее тело расширяется по адиабате 3-4. По изохоре 4-1 рабочее тело возвра­щается в первоначальное состояние, при этом в теплоприёмник отводится теплота q₂.

Характеристики цикла: -степень сжатия

степень предварительного расширения.

Количество подведённой теплоты:

Количество отведённой теплоты:

Работа цикла:

Термический к.п.д. цикла: