Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
1--56(нет 45-40).doc
Скачиваний:
55
Добавлен:
10.09.2019
Размер:
1.43 Mб
Скачать

Теплоемкости с и ср

В технической термодинамике особо важную роль играют теплоемкости при постоянном объеме

и теплоемкости при постоянном давлении

Между ними существует связь уравнение Майера:

.

Из этого видно т.к. I закон термодинамики: для изохорного процесса вся теплота идёт на повышение температуры, для изобарного часть тепла на совершения работы.

10. Основные процессы изменения состояния идеальных газов.

Изохорный процесс

И зохорным называется равновесный процесс, протекающий при постоянном объеме. В диаграмме изохора представляет собой отрезок вертикальной прямой 1–2, соединяющий точки начального и конечного состояния газа.

закон Шарля:

,

Аналитическое выражение первого закона термодинамики

для изохорного процесса, в котором , принимает вид: .

Таким образом, в изохорном процессе все подводимое тепло расходуется на изменение внутренней энергии газа, а работа расширения равна нулю.

В теплотехнических расчетах следует учитывать зависимость теплоемкости газов от температуры, поэтому тепло изохорного процесса нужно определять по формуле:

,

в которой значения теплоемкостей берутся из таблиц.

Изобарный процесс Р=const

С вязь между термическими параметрами начального и конечного состояний выражается законом Гей – Люссака

,

откуда видно, что изобара нагревания направлена слева направо, а изобара охлаждения – справа налево.

Аналитическое выражения первого закона термодинамики для изобарного процесса принимает вид

Согласно определению теплоемкости

и ,

поэтому

и .

Энтальпия является функцией состояния, и ее изменение не зависит от характера процесса, поэтому приведенные формулы справедливы для любого процесса.

В теплотехнических расчетах приходится учитывать зависимость теплоемкости от температуры, поэтому тепло изобарного процесса следует определять по формуле

,

в которой значения теплоемкостей берутся из таблиц.

Величина работы изменения объема газа в изобарном процессе

,

.

Последнее уравнение позволяет выявить физический смысл постоянной R: это работа расширения 1 кг идеального газа при изобарном нагревании его на один градус.

Изотермический процесс T=const

Поскольку в изотермическом процессе

,

т.е. внутренняя энергия не изменяется, аналитическое выражение первого закона термодинамики принимает вид

,

т.е. все тепло, затрачиваемое на процесс, расходуется на совершение работы изменения объема газа. Для идеального газа

,

следовательно,

.

Полученное выражение показывает, что если , то q > 0 и l > 0. Это означает, что при подводе тепла газ расширяется, изотерма направлена слева направо и работа его положительна. Если же , то q < 0 и l < 0, т.е. при отводе теплоты газ сжимается, изотерма направлена справа налево и работа отрицательна.

Адиабатный процесс

Адиабатным называется равновесный процесс, протекающий без теплообмена между рабочим телом и окружающей средой. Уравнение адиабаты в диаграмме может быть получено из аналитических выражений первого закона термодинамики, которые в данном случае принимают вид

и .

Из этих уравнений имеем

и .

Разделив второе равенство на первое, получаем

.

Это отношение представляет собой важную характеристику адиабатного процесса, обозначаемую буквой k. Таким образом,

или .

Интегрируя это дифференциальное уравнение, получаем

П олученное соотношение называется уравнением Пуассона и выражает аналитическую связь между параметрами р и в адиабатном процессе, а потому представляет собой уравнение адиабаты в диаграмме. Входящая в него величина k называется показателем адиабаты. Графически адиабата изображается линией 1–2, схожей с гиперболой, но расположенной несколько круче.

В адиабатном процессе все три термических параметра ( ) переменны, поэтому связь между их значениями для начального конечного состояния газа выражается тремя уравнениями.

а) Связь между параметрами р и . Из уравнения адиабаты имеем:

.

б) Связь между параметрами Т и :

в) Связь между параметрами р и Т:

.

Аналитическое выражение первого закона термодинамики для адиабатного процесса примет вид

.

Это означает, что работа изменения объема в адиабатном процессе совершается за счет изменения внутренней энергии. Если газ расширяется и работа положительна, то внутренняя энергия уменьшается; если происходит сжатие и работа газа отрицательна, то внутренняя энергия увеличивается. Поэтому адиабатное расширение сопровождается уменьшением температуры газа, а адиабатное сжатие – ее увеличением.

Работа адиабатного процесса может быть найдена по формуле

.

Далее можно получить:

.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]