1.2. Газові суміші

В технічній практиці часто використовують газові суміші. Зокрема повітря теж є сумішшю газів. Згідно закону Дальтона тиск суміші дорівнює сумі парціальних тисків складових суміші

, (3)

Якщо маса суміші М, а М_і – маса і-того газу, то - масова частка і-го газу в суміші.

Якщо із суміші газу видалити всі гази за виключенням одного і стиснути при незмінній температурі газ, що залишився, до тиску р, який мала суміш, то об’єм який буде займати газ називається парціальний об’єм (V_i).

Рівняння стану М_і кг і-того газу суміші, яке написане через його парціальний об’єм V_i має вигляд

, (4)

V_і – об’єм суміші, м³;

R_i – газова стала і-того газу, Дж/(кг·К);

Т – температура суміші, К.

Повний об’єм суміші виражається через парціальні об’єми

V = V₁ + …+ V_n . (3a)

Підсумувавши рівняння (4) за всіма компонентами суміші, отримаємо

pV = , . (5)

R_c – питома газова стала суміші газів.

1.3. Перший закон термодинаміки

Перший закон термодинаміки є частковим випадком закону збереження енергії і має таке формування: підведена до газу теплота затрачається на зміну його внутрішньої енергії і на виконання роботи .

. (6)

Для процесу 1-2 маємо

; (7)

або, згадавши, що ентальпія i = u + pv, отримуємо

; (8)

, (9)

- зміна ентальпії газу.

1.4. Теплоємність газів. Кількість теплоти, що надається газу

Кількість теплоти, що підводиться до газу в процесі 1-2 можна визначити за формулою

, (10)

- істинна теплоємність газу, індекс х означає, при яких умовах змінювалась температура тіла . Якщо замість х стоїть р - то це відбувалось при постійному тиску, і теплоємність називається «ізобарна теплоємність», а якщо - то температура газу змінювалась при постійному об’ємі, і теплоємність називається «ізохорна теплоємність».

Нехай для підвищення температури 1кг газу від t₁ до t₂ затрачена теплота q_1-2, тоді величина

(11)

називається середньою (ставиться індекс ) для даного температурного інтервалу теплоємністю.

Можна також записати .

В загальному випадку теплоємність газу залежить від температури. При лінійній залежності теплоємності від температури кількість теплоти, яка підводиться до газу визначається за формулою

. (12)

Якщо ввести позначення , то формула (12) запишеться як

. (13)

1.5. Термодинамічні процеси

Ізохорний процес - це процес, який відбувається при постійному об’ємі (v=const). Для цього процесу маємо

. (14)

Ізобарний процес - це процес який відбувається при сталому тиску (р=const). Для цього процесу маємо

. (15)

Ізотермічний процес - це процес який відбувається при сталій температурі (t=const). Для цього процесу маємо

. (16)

Адіабатний процес - це процес, який відбувається без теплообміну з навколишнім середовищем. Цей процес описується рівнянням

, (17)

де - показника адіабати, .