8. Термодинамические процессы идеальных газов (политропные, адиабатные)

Адиабатный процесс

Процесс, протекающий без подвода и отвода теплоты, т. е. при от­сутствии теплообмена рабочего тела с окружающей средой, называют адиабатным.

(1.17.11)

При адиабатном процессе произведение давления на объем газа в степени есть величина постоянная. Величину называют показа­телем адиабаты. Рассмотрим зависимость между основными парамет­рами в адиабатном процессе.

Из уравнения адиабаты следует, что

и

.

Удельная работа изменения объема , совершаемая телом над окружающей средой при равновесном адиабатном процессе, может быть вычислена по уравнению адиабаты

. (1.17.12)

Из выражения (18.12) могут быть получены следующие формулы:

и .

Вычислим располагаемую (полезную) внешнюю работу в адиабатном процессе, равную:

.

Следовательно,

(1.17.13)

И .

Политропные процессы

Условились всякий процесс идеального газа, в котором теплоем­кость является постоянной величиной, называть политропным про­цессом, а линию процесса – политропой.

Они протекают при постоянной теплоемкости.

(1.17.14)

(1.17.15)

Показатель политропы принимает для каждого процесса опре­деленное числовое значение. Для основных процессов: изохорных , изобарных , изотермических и адиабатных .

Поскольку уравнение политропы отличается от уравнения адиа­баты только величиной показателя , то, очевидно, все соотношения между основными параметрами могут быть представлены формулами, аналогичными адиабатному процессу:

Уравнение удельной работы изменения объема, совершаемой телом при политропном процессе, имеет аналогичный вид с уравнением работы в адиабатном процессе, т. е.

(1.17.16)

Для конечного изменения состояния

. (1.17.17)

9. Термодинамический кпд и холодильный коэффициент циклов.

Рис. 1.19.1

На пути 1-3-2 (рис. 1.19.1) рабочее тело совершает удельную работу расширения , численно равную пл. 513245, за счет удель­ного количества теплоты _.

На пути 2-7-1 затрачивается удельная работа сжатия , численно равная пл. 427154, часть которой в виде удельного количества теплоты отводится в теплоприемники, а другая часть расходуется на увеличение внутренней энергии рабочего тела до начального состояния.

Эта работа _.

Соотношение между удельными количествами теплоты и и положительной удельной работой определяется первым законом термодинамики

Так как в цикле конечное состояние тела совпадает с начальным, то внутренняя энергия рабочего тела не изменяется и поэтому .

Отношение удельного количества теплоты, превращенного в положительную удельную работу за один цикл, ко всему удельному количеству теплоты, подведенному к рабочему телу, называется термическим коэффициентом полезного действия прямого цикла:

(1.20.1)

Значение является показателем совершенства цикла теплового двигателя. Чем больше , тем большая часть подведенного удельного количества теплоты превращается в полезную работу. Термический КПД цикла всегда меньше единицы и мог бы быть равен единице, если бы или , чего осуществить нельзя.

В обратном цикле от теплоприемников подводится к рабочему телу удельное количество теплоты и затрачивается удельная работа , переходящая в равное удельное количество теплоты, которые вместе передаются теплоотдатчикам:

.

Без затраты работы сам собой такой переход невозможен. Степень совершенства обратного цикла определяется так называемым холодильным коэффициентом цикла.