2. Адиабатный процесс — процесс, при котором отсутствует теплообмен между системой и окружающей средой.

Из первого начала термодинамики следует, что работа газа при адиабатном процессе совершается за счет его внутренней энергии:

(1).

С другой стороны, из уравнения Клапейрона-Менделеева следует:

(2).

Разделим уравнение (2) на уравнение (1):

Проинтегрируем полученное уравнение:

Таким образом, при адиабатном процессе или — уравнение Пуассона.

График адиабатного процесса — более крутая кривая, чем гипербола при изотермическом процессе. Это следует из выражения производной , полученной из уравнения Пуассона.

Работа газа при адиабатном процессе равна убыли внутренней энергии:

Теплоёмкости при постоянном объёме и давлении

Особый интерес представляют средние и истинные теплоемкости в процессах при постоянном объеме (изохорная теплоемкость, равная отношению удельного количества теплоты в изохорном процессе к изменению температуры рабочего тела dT) и при постоянном давлении (изобарная теплоемкость, равная отношению удельного количества теплоты в изобарном процессе к изменению температуры рабочего тела dT).

Для идеальных газов связь между изобарной и изохорной теплоёмкостями и устанавливается известным уравнением Майера .

Из уравнения Майера следует, что изобарная теплоемкость больше изохорной на значение удельной характеристической постоянной идеального газа. Это объясняется тем, что в изохорном процессе ( ) внешняя работа не выполняется и теплота расходуется только на изменение внутренней энергии рабочего тела, тогда как в изобарном процессе ( ) теплота расходуется не только на изменение внутренней энергии рабочего тела, зависящей от его температуры, но и на совершение им внешней работы.

Для реальных газов , так как при их расширении и совершается работа не только против внешних сил, но и внутренняя работа против сил взаимодействия между молекулами газа, на что дополнительно расходуется теплота.

В теплотехнике широко применяется отношение теплоемкостей , которое носит название коэффициента Пуассона (показателя адиабаты).

Теплоемкости с_v иc_p зависят от температуры, следовательно, и показатель адиабаты Kдолжен зависеть от температуры.

Известно, что с повышением температуры теплоёмкостьc_v увеличивается. Поэтому с ростом температурыK уменьшается, приближаясь к единице. Однако всегда остается больше единицы. Обычно зависимость показателя адиабаты от температуры выражается формулой вида

k₀ – значение коэффициента при 0⁰ С, а - коэффициент, принимающий для каждого газа своё постоянное значение.

Кроме того, можно установить следующие широко использующиеся зависимости.

Билет №14

1. Закон сохранения энергии в механических процессах. Простые механизмы. КПД.

2. Основные положения молекулярно-кинетической теории и их опытное обоснование.

1. Закон сохранения энергии в механических процессах:

A=-(Eпот2-Eпот1) и A=Eкин2-Eкин1

E_кин2-E_кин1 = -(E_пот2-E_пот1)

E_кин2-E_кин1 = -E_пот2+E_пот1

E_кин1+E_пот1 = E_кин2+E_пот2

E_кин+E_пот = const.

Простые механизмы:

• Наклонная плоскость

• Клин — позволяет увеличить давление за счёт концентрации массы на малой площади. Используется в копье, лопате, пуле и др.

• Винт — используется в шурупах, для подъёма воды (Архимедов винт), в качестве сверла в дрелях, отбойных молотках и др.

• Рычаг — описан Архимедом. Используется для подъёма тяжестей, в качестве выключателей и спусковых крючков (шатун-кривошип — используется в ткацком станке, паровой машине, двигателях внутреннего сгорания).

• Ворот — используется для подъёма воды в колодцах, для ременной передачи и др.

• Блок

• Колесо — используется в транспорте и в системе зубчатой передачи. Изобретено шумерами в III тыс. до н. э.

• Поршень — позволяет использовать энергию расширяющихся нагретых газов или пара. Применяется в огнестрельном оружии и паровой машине.

Коэффициент полезного действия (КПД) — характеристика эффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования или передачи энергии. Определяется отношением полезно использованной энергии к суммарному количеству энергии, полученному системой; обозначается обычно η (« эта»). КПД является безразмерной величиной и часто измеряется в процентах. Математически определение КПД может быть записано в виде: η = A/Q*100% (А — полезная работа, а Q — затраченная работа).