10. Критические параметры чистого вещества и смесей газов.

Критические параметры являются важнейшими термодинамическими постоянными вещества. Критическая температура – это температура, при которой и выше которой газ никаким сжатием не может быть переведен в жидкое состояние. Критическое давление – это такое давление, при котором и выше которого жидкость невозможно перевести в газообразное состояние никаким изменением температуры.

В закритической области ( ) вещество может находиться только в однофазном состоянии. Условным признаком непрерывности однофазного состояния вещества является возможность перехода его из любого однофазного исходного состояния в другое однофазное состояние путем непрерывных изменений параметров состояния, минуя фазовые энергетические барьеры.

Идеальными газами называются газы, у которых молекулы представляют собой материальные точки и между молекулами отсутствуют силы взаимодействия.

Уравнение состояния идеальных газов - уравнение Клапейрона:

для 1 кг газа ; для кг газа ,

где – характеристическая постоянная газа; Т – абсолютная температура газа

Используя уравнение Авагадро уравнение Клапейрона можно привести к виду:

для 1 кмоля газа ; для кмолей газа

где ( Дж/кмоль К ) – универсальная газовая постоянная, не зависит от природы газов.

Для реальных газов , где - коэффициент сжимаемости.

Уравнение Ван-дер-Ваальса: . Коэффициент учитывает взаимодействия между молекулами, коэффициент - объём молекул.

11. Теория соответственных состояний. Коэффициент сжимаемости.

В инженерных расчетах часто пользуются уравнением состояния идеального газа с введением в него поправочного коэффициента (z), называемого коэффициентом сжимаемости: . Коэффициент сжимаемости (z) учитывает различие между идеальным и реальными газами (для идеального газа z = 1). Коэффициент сжимаемости является функцией давления, температуры и зависит от природы газа.

Для обобщения данных по коэффициентам сжимаемости различных газов был использован принцип «соответственных» состояний, сформулированный Ван-дер-Ваальсом. Принцип «соответственных» состояний утверждает, что критическое состояние действительно является одинаковым для всех веществ.

В критической точке для всех веществ r = 0, , , . Вещества находятся в соответственных состояниях при одинаковом удалении от критической точки.Степень удаления от критической точки определяется с помощью приведенных параметров: приведенного давления ; приведенной температуры ; приведенного объема .

Уравнение состояния, записанное в виде F ( ) = 0, называется приведенным уравнением состояния. Оно не содержит индивидуальных констант вещества.

Состояния вещества, в которых они имеют одинаковые и называются соответственными.

12. Постулат и математическое выражение 1 начала термодинамики.

Первое начало термодинамики – это количественное выражение закона сохранения и превращения энергии.

Закон сохранения и превращения энергии является универсальным законом природы и применим ко всем явлениям. Он гласит: «запас энергии изолированной системы остается неизменным при любых происходящих в системе процессах; энергия не уничтожается и не создается, а только переходит из одного вида в другой».

Математическое выражение первого начала термодинамики:

Внутренняя энергия изолированной системы сохраняет своё постоянное значение при всех изменениях, протекающих внутри системы, то есть . Изменение внутренней энергии неизолированной системы складывается из подведённой (отведённой) теплоты и подведённой (отведённой) работы, то есть .

Первое начало термодинамики по внешнему балансу: , где - теплота внешнего теплообмена, то есть количество теплоты, которая подводится извне, - эффективная работа, то есть термодинамическая работа без учёта работы эффективных потерь. Первое начало термодинамики по внешнему балансу справедливо для обратимых процессов.

В термодинамике приняты следущие знаки при определении работы и теплоты в уравнениях первого начала термодинамики: если работа выполняется телом, то она положительная; если работа подводится к телу, то она отрицательная. Если теплота сообщается телу, она имеет положительное значение; если теплота отводится от тела, она имеет отрицательное значение.

Работа необратимых потерь , связанная с затратами энергии на преодоление сил трения, удары, завихрения превращается в теплоту внутреннего теплообмена ( ).

= + .

Подставив значение и в исходное уравнение, получим следующие соотношения: ; .

Эти уравнения называются уравнениями первого начала термодинамики по балансу рабочего тела, и справедливы для реальных процессов.

В обратимых процессах = = 0 и уравнения первого начала термодинамики по внешнему балансу и балансу рабочего тела совпадают.