§2. Термодинамическое рабочее тело и его основные параметры состояния

Вещество, в котором происходит преобразование теплоты в работу и наоборот, называется термодинамическим рабочим телом. Каждое вещество имеет 3 агрегатных состояния. Наиболее выгодное (удобное) с точки зрения преобразования теплоты в работу – газ. Термодинамическое рабочее тело в совокупности с ограничивающей поверхностью называется термодинамической системой.

Ограничивающая

поверхность

Термодинамическая

система

Все, что находится вне термодинамической системы – окружающая среда. При протекании термодинамического процесса внутри системы изменяется макро-состояние газа (температура, объем). Причем это изменение происходит лишь в результате взаимодействия системы с внешней средой.

Основной объект исследования – термодинамическая система, а окружающая среда нас будет интересовать лишь в той мере, в какой она воздействует на систему. Протекание термодинамического процесса в системе контролируют с помощью физических величин. Все физические величины делятся на 2 группы:

константы, которые не меняются при протекании процесса (или принято так считать), например, теплоемкость газа;
параметры состояния – величины, которые меняются при протекании процесса.

Из всей группы параметров состояния (их достаточно много) выделяют основные (их три): давление p, удельный объем υ, температура T. Основные параметры – т.е. физические величины, которые можно измерить с помощью приборов.

Давление газа.

Сила давления - P. Единица измерения - Н (СИ), кгс(ТСИ – техническая система измерений). P=m·g Н=кг·м/с² 1 кгс=9.81 Н

Площадь ограничивающей поверхности – F. Единица измерения – м² (СИ), м² (ТСИ).

Давление газа - Единица измерения – Н/м ²(СИ), кгс/м² (ТСИ).

В технике часто измеряют в технических атмосферах: 1 ат=1 кгс/см²= 1·10⁴∙ кгс/м² =10⁴·9.81 Па~10⁵ Па

В физике давление газа измеряют в физических атмосферах: 1физ.атм=760мм.рт.ст.=1,0336 кгс/см²=1,0336∙10⁴∙9.81 Па

(это такое давление, который осуществляет ртутный столб высотой 760 мм)

1.0336кгс/см²=760 мм рт.ст.

1 кгс/см ² =х мм рт.ст.

x =760/1.0336=735.6 мм рт.ст.

Давление газа в системе измеряют с помощью двух приборов:

прибор для измерения атмосферного (барометрического) давления – барометр,p_б– давление, измеренное барометром;
прибор для измерения избыточного давления в системе. Если избыточное давление больше атмосферного, то прибор называется монометром (p_м); если избыточное давление меньше атмосферного, то прибор называется вакуумметром (p_в).

p= p_б+ p_м