Тема основные термодинамические понятия и законы icon

Тема основные термодинамические понятия и законы




Скачати 191.72 Kb.
НазваТема основные термодинамические понятия и законы
Дата17.02.2014
Розмір191.72 Kb.
ТипДокументи
1. /4 курс/_стор_я _нженернох д_яльност_.doc
2. /4 курс/Безпека життєд_яльност_.doc
3. /4 курс/Г_дравл_ка, г_дро- _ пневмопривод.doc
4. /4 курс/Детал_ машин.pdf
5. /4 курс/Електротехн_ка, електрон_ка _ м_кропроцесорна техн_ка.doc
6. /4 курс/КР Гидравлика, гидро- и пневмопривод.doc
7. /4 курс/М_кроеконом_ка.rtf
8. /4 курс/Обладнання та транспорт механообробних цех_в.doc
9. /4 курс/Основи еколог_х.doc
10. /4 курс/Основи математичного моделювання,для _М901.doc
11. /4 курс/Р_зальний _нструмент/Контрольная РИ/Р_зальний _нструмент.doc
12. /4 курс/Р_зальний _нструмент/Курсовой РИ/Р_зальний _нструмент КР.doc
13. /4 курс/Р_зальний _нструмент.doc
14. /4 курс/Теор_я р_зання.doc
15. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Конспект лекций/ОТТ. Тема 10c. Кратко.doc
16. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Конспект лекций/ОТТ. Тема 11c. Кратко.doc
17. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Конспект лекций/ОТТ. Тема 12c. Кратко.doc
18. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Конспект лекций/ОТТ. Тема 13с. Кратко.doc
19. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Конспект лекций/ОТТ. Тема 14с. Кратко.doc
20. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Конспект лекций/ОТТ. Тема 15с Кратко.doc
21. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Конспект лекций/ОТТ. Тема 1с. Кратко моя.doc
22. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Конспект лекций/ОТТ. Тема 1с. Кратко.doc
23. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Конспект лекций/ОТТ. Тема 2с. Кратко.doc
24. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Конспект лекций/ОТТ. Тема 3с. Кратко.doc
25. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Конспект лекций/ОТТ. Тема 4c. Кратко.doc
26. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Конспект лекций/ОТТ. Тема 5c. Кратко.doc
27. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Конспект лекций/ОТТ. Тема 6с. Кратко.doc
28. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Конспект лекций/ОТТ. Тема 7c. Кратко.doc
29. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Конспект лекций/ОТТ. Тема 8c. Кратко.doc
30. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Конспект лекций/ОТТ. Тема 9с. Кратко.doc
31. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Метод. ТОТзаочн.doc
32. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Раб. пр. ТОТ.doc
33. /4 курс/Технолог_чн_ методи виробництва заготовок деталей машин.doc
Методичні вказівки і індивідуальні завдання до вивчення дисципліни «Різальний інструмент» для студентів спеціальності 090202
Методичні вказівки і індивідуальні завдання з дисципліни «Історія інженерної діяльності» для студентів спеціальностей 090202, 090218, 092301
Методичні вказівки до вивчення матеріалу кожної теми та наводяться запитання для контролю якості засвоєння тем. Даються методичні вказівки до виконання контрольної роботи, а також варіанти вихідних даних для неї
Методичні вказівки до вивчення дисципліни 8 Тема 1 Тема 2
Методичні вказівки до вивчення дисципліни «Електротехніка, електроніка і мікропроцесорна техніка», література, пояснення до виконання індивідуальних завдань
Методические указания и индивидуальные задания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Гидравлика, гидро- и пневмопривод» для студентов специальности 090202 технология
Методичні вказівки до виконання індивідуальних робіт з дисципліни «Мікроекономіка» Тематика індивідуальних завдань з дисципліни «Мікроекономіка»
Дисципліна " Обладнання та транспорт механообробних цехів ", що є базою для вивчення таких спеціальних дисциплін, як "Технологія машинобудування", "Проектування і виробництво металорізального інструменту" і ін
Методичні вказівки та контрольні завдання для студентів заочної
Методичні вказівки до виконання контрольної роботи з дисципліни "Основи математичного моделювання" для студентів спеціальності 090202
Методичні вказівки і індивідуальні завдання до вивчення дисципліни «Різальний інструмент» для студентів спеціальності 090202
Методичні вказівки до виконання курсової роботи з дисципліни «Різальний інструмент» для студентів спеціальності 090202
Методичні вказівки до вивчення дисципліни "Теорія різання", наведені: рекомендована література, робоча програма і пояснення до тем лекцій, лабораторних занять, питання з самоконтролю
Топливо и его характеристики 13 Виды топлива и их особенности
11. Теплообмен излучением
12. Сложный теплообмен
10. Конвективный теплообмен
Тема основные термодинамические понятия и законы
Тема основные термодинамические понятия и законы
Тема 14. Газообразное топливо и его сжигание
Тема 15. Твердое и жидкое топливо и их сжигание >15 Расчет горения твердого и жидкого топлива Для расчета процессов горения твердого и жидкого топлива составляют материальный баланс процесса горения
Тема теплоёмкость газов
Закон термодинамики
Тема термодинамические процессы
Закон термодинамики
6. Теоретические основы теплотехники 1998г
7. Тепловые двигатели
8. Теоретические основы теплотехники 1998г
9. Теплопроводность
Методичні вказівки та індивідуальні завдання до вивчення дисципліни "Теоретичні основи теплотехніки" для студентів спеціальностей 090202, 090218
Національна металургійна академія україни
Методичні вказівки і індивідуальні завдання до вивчення дисципліни «Технологічні методи виробництва заготовок деталей машин» для студентів спеціальності 090202


Тема 1. Теоретические основы теплотехники 1998г.



Тема 1. ОСНОВНЫЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ

1.1.Предмет и метод технической термодинамики

Исторически термо­динамика возникла как наука, изу­чающая переход теплоты в механиче­скую работу, что диктовалось необхо­димостью дать теоретические основы работы тепловых машин.

Принцип построения термодинамики довольно прост. В ее основу положены три экспериментальных закона и урав­нение состояния: первый закон (первое начало термодинамики) — закон со­хранения и превращения энергии; вто­рой закон (второе начало термодинами­ки) указывает направление, по кото­рому протекают естественные явления

в природе; третий закон (третье на­чало термодинамики) утверждает, что абсолютный нуль температуры недо­стижим.


1.2.Термодинамическая система

Термодинамическая система — те­ло (совокупность тел), способное (спо­собных) обмениваться с другими те­лами (между собой) энергией и веще­ством.

Термодинамическая система имеет границы, отделяющие ее от окружаю­щей среды. Границы термодинамиче­ской системы могут быть как реальны­ми (газ в резервуаре, граница раздела фаз), так и чисто условными в виде контрольной поверхности.

Термодинамическая система может энергетически взаимодействовать с ок­ружающей средой и с другими система­ми, а также обмениваться с ними ве­ществом. В зависимости от условий взаимодействия с другими системами различают изолированную, замкну­тую, открытую и адиабатно изолиро­ванную термодинамические системы.

Термодинамическая система, кото­рая не может обмениваться энергией и веществом с другими системами, на­зывается изолированной. В такой си­стеме отдельные части (подсистемы) могут взаимодействовать между со­бой. Термодинамическая система на­зывается закрытой, если она не может обмениваться веществом с другими си­стемами. Термодинамические си­стемы, которые могут обмениваться веществом с другими системами, на­зываются открытыми.

Термодинамическая система, которая не может обмениваться теплотой с дру­гими системами (окружающей средой), называется теплоизолированной или адиабатно изолированной.

С окружающей средой термодинамическая система может энергетически взаимодействовать посредством передачи теплоты и производства работы.

По роли отдельных тел, входящих в термодинамическую систему, их делят на рабочие тела (РТ), источники теплоты (ИТ) и объекты работы (ОР).

Рабочими телами являются, как правило, газообразные вещества - газы и пары, которые способны значительно изменять свой объём при изменении внешних условий.

В тех состояниях, когда можно пренебречь влиянием сил взаимодействия между молекулами и объёмом самих молекул (сильно нагретый газ при небольших давлениях), газ называют идеальным. В противном случае газ называется реальным.

Рабочее тело в тепловой машине получает или отдаёт теплоту, взаимодействуя с более нагретыми или более холодными внешними телами. Такие тела носят название источников теплоты.

Тело, которое отдаёт теплоту рабочему телу и не изменяет свою температуру, называется верхним источником теплоты (ВИТ) или теплоотдатчиком. Тело, которое получает теплоту от рабочего тела и не изменяет свою температуру, называется нижним источником теплоты (НИТ) или теплоприёмником.


1.3.Термодинамическое состояние и термодинамический процесс

Совокупность физических свойств си­стемы в рассматриваемых условиях называют термодинамическим состоя­нием системы.

Различают равновесное (стационар­ное) и неравновесное (нестационар­ное) состояния термодинамической системы.

Макроскопические величины (т. е. величины, которые характеризуют тело в целом), характеризующие физические свойства тела в данный момент, называются термодинамическими параметрами состояния. Последние разделяются на интенсивные (не зависящие от массы тела) и на экстенсивные (пропорциональные массе тела).

К основным параметрам состояния, поддающимся непосредственному измерению простыми техническими средствами, относятся абсолютное давление , удельный объём и абсолютная температура . Эти три параметра носят название термических параметров состояния.

К параметрам состояния относятся также внутренняя энергия , энтальпия и энтропия , которые носят название калорических параметров состояния.

Равновесным состоянием термодина­мической системы называется такое со­стояние, которое характеризуется при постоянных внешних условиях неиз­менностью параметров во времени и отсутствием в системе потоков. Состояние термодинамической системы, при кото­ром во всех ее частях температура оди­накова, называют термическим равно­весным состоянием.

Изолированная термодинамическая система независимо от своего началь­ного состояния с течением времени всегда приходит в состояние равнове­сия. Необходимо отметить, что никогда самопроизвольно выйти из него систе­ма не может {основной постулат тер­модинамики — нулевое начало).

Состояние термодинамической си­стемы, при котором значения пара­метров во всех частях ее остаются не­изменными во времени благодаря внеш­нему воздействию потоков вещества, энергии, импульса, заряда и т. п., называется стационарным. Если зна­чения параметров изменяются во вре­мени, то состояние термодинамической системы называется нестационарным.

Любое изменение в термодинамиче­ской системе, связанное с изменением хотя бы одного из ее параметров, на­зывается термодинамическим процес­сом. Если одна система совершает работу над другой системой с помощью механиче­ских и электрических сил, то взаимо­действие называется механическим. Взаимодействие, которое приводит к из­менению энергии и совершается в фор­ме передачи теплоты посредством тепло­проводности или тепловой радиации, называется тепловым. Взаимодейст­вие, приводящее к изменению энергии и совершаемое в форме передачи массы, называется массообменным.

Различают равновесные и неравновес­ные процессы.

Равновесным процессом называется термодинамический процесс, представ­ляющий собой непрерывную последова­тельность равновесных состояний. В таком процессе физические парамет­ры изменяются бесконечно медленно, так что система все время находится в равновесном состоянии. Кроме того, все части системы имеют одинаковые температуру и давление.

Неравновесным процессом называ­ется термодинамический процесс, пред­ставляющий собой последовательность состояний, среди которых не все яв­ляются равновесными. В неравновесном процессе различные части системы име­ют разные температуры, давления, плотности, концентрации.

Если термодинамическая система вы­ведена из состояния равновесия и пре­доставлена сама себе, то через некото­рый промежуток времени она снова придет в состояние равновесия. Про­цесс перехода системы из неравновесно­го состояния в равновесное называется релаксацией, а время перехода в состояние равновесия — временем релак­сации.

1.4.Термические и калорические параметры состояния

К термическим параметрам состояния относятся давление , объем , температура .

К калорическим параметрам состояния относятся следующие основные термодинамичес­кие величины: энтропия , внутренняя энергия и энтальпия .


1.4.1.Термические параметры состояния

Давление — физическая величина, численно равная отношению нормаль­ной составляющей силы к площади, на которую действует эта сила.

Единицей давления в СИ является паскаль — давление, вызываемое си­лой в 1 Н, равномерно распределенной по поверхности площадью 1 м2 (1Па=1 Н/м2).

Часто приходится измерять давление высотой столба какой-либо жидкости (воды, ртути и др.).

В табл. 1.1 приведены соотношения между ранее применявшимися еди­ницами измерения давления и едини­цами давления в СИ.

Таблица 1.1

Единица

Па

бар

кгс/см2

мм рт. ст.

мм вод. ст.

1 Па

1

10-5

1,0210-5

7,502410-3




1 бар

105

1

1,02

7,5024102

1,02104

1 кгс/см2

9,8067104

0,98067

1

735

104

1 мм рт. ст.

133

1,3310-3

1,3610-3

1

13,6

1 мм вод. ст.

9,8067

9,8067105

10-4

7,35102

1


Различают атмосферное, или баро­метрическое, давление , абсолютное давление , манометрическое, или избыточное, разрежение, или вакуум.

Давление, создаваемое атмосферным воздухом, называется барометриче­ским, или атмосферным.

Абсолютным давлением называ­ется давление, отсчитываемое от нуля (абсолютного вакуума).

Избыточным, или манометрическим, давлением называется давление сверх атмосферного, то есть избыточное дав­ление — это разность между абсолют­ным и барометрическим давлениями:

.

Необходимо отметить, что избыточ­ное давление не определяет состояния вещества и не является параметром состояния, поскольку зависит также от состояния окружающей среды.

Разрежением, или вакуумом, назы­вается разность между атмосферным давлением и абсолютным давлением той среды, где измеряется давление. Если абсолютное давление газа или пара в сосуде ниже барометрического, то есть , то разность



называется разрежением, или ваку­умом.

Вакуум показывает, насколько дав­ление газа (пара) меньше давления окружающей среды. Давление атмос­ферного воздуха измеряется баромет­рами, избыточное давление — мано­метрами, а давление разрежения — вакуумметрами.

В термодинамических уравнениях всегда используют значения абсолют­ного давления ввиду того, что оно яв­ляется параметром, характеризующим состояние термодинамической системы.

Атмосферное давление — величина переменная, поэтому в технике приме­няется нормальное атмосферное дав­ление, (760 мм рт. ст.).

Температура тела есть мера его на-гретости. Температура определяет на­правление передачи теплоты. Если два тела А и В имеют соответственно тем­пературу Т1 и Т2 и Т12, то тепло­та переходит от тела А к телу В. При этом температура тела А уменьшается, а тела В - увеличивается.

С точки зрения молекулярно-кинетической теории температура есть мера интенсивности теплового движения молекул.

В термодинамике рассматривают температуру как среднестатистическую величину, которая ха­рактеризует систему, состоящую из очень большого числа молекул (час­тиц), находящихся в хаотическом (теп­ловом) движении. Поэтому к единич­ным молекулам понятие температуры не применимо. При темпера­туре абсолютного нуля тепловое дви­жение молекул отсутствует. Эта пре­дельная минимальная температура на­зывается абсолютным нулем и является началом для отсчета температур. По­нятно, что не может быть , то есть абсолютная температура всегда положительна.

Температура, отсчитываемая от аб­солютного нуля, называется абсолют­ной, а шкала температур называется шкалой Кельвина.

Практически измерять кине­тическую энергию молекул газа не­посредственно невозможно. Поэтому для измерения температуры исполь­зуют различные косвенные методы. Тем­пература измеряется при помощи раз­личных термодинамических устройств - термометров).

Использование термометров основа­но на том факте, что два соприкаса­ющихся тела с разными температура­ми через некоторое время приходят к состоянию теплового равновесия и принимают одинаковую температуру.

Численный отсчет температуры про­изводится по шкале температур. За основную единицу измерения темпера­туры принимают градус, имеющий раз­ную величину в различных температу­рных шкалах. Шкала температур уста­навливается путем деления разности показаний термометра в двух произ­вольно выбранных постоянных темпе­ратурных точках, называемых реперными или опорными, на некоторое чис­ло равных частей — градусов.

Ввиду того, что выбор постоянных температурных точек и цены деления шкалы является произвольным, име­ется ряд различных шкал температу­ры.

В настоящее время применяются раз­личные температурные шкалы: Цель­сия, Фаренгейта, Реомюра, Ранкина.

По шкале Цельсия () приняты следующие постоянные температурные точки: О °C — температура таяния льда, 100 °C — температура кипения воды при нормальном атмосферном давлении.

В 1724 г. Фаренгейт предложил термометр, в качестве реперных точек которого приняты: +212 °F — тем­пература кипения воды при нормаль­ном атмосферном давлении; +32 °F - температура таяния льда. Разность температур кипения воды и таяния льда по шкале Фаренгейта равна 212°— 32° = 180 °F, а по шкале Цельсия —100 °C. Следо­вательно, 1 °F соответствует 5/9 °C, а 1 °C— 1,8°F.

Шкала Реомюра () имеет следу­ющие реперные точки: О °R — темпе­ратура таяния льда, 80 °R — темпе­ратура кипения воды при нормальном атмосферном давлении.

Шкала Ранкина () — это шкала Фаренгейта, отсчитанная от абсолют­ного нуля. В этой шкале температура таяния льда (T0=273,15 К) соответствует 491,67°Ra, а темпера­тура кипения воды при нормальном атмосферном давлении (T0=373,15 К) соответствует 671,67 °Ra.

Решением Международного комитета мер и весов приняты две шкалы: термо­динамическая температурная шкала, которая принята основной, и Междуна­родная практическая температурная шкала (МПТШ-68), выбранная таким образом, чтобы температура, измеренная по этой шкале, была близка к тер­модинамической. В основу построения термодинамической шкалы положен тот факт, что в циклах Карно, располагающихся между двумя адиабатами, разность температур изотерм считается постоянной, если в механическую работу превращаются одинаковые количества теплоты. Наиболее универсаль­ной шкалой температур является абсо­лютная термодинамическая шкала тем­ператур — шкала Кельвина.

В шкале Кельвина используется единственная экспериментальная реперная точка — тройная точка хими­чески чистой воды (в термодинамичес­ком равновесии находятся три агрегат­ных состояния; лед, жидкая вода и пар). Этому состоянию соответствует температура 273,15 К (0,01 °С). Вто­рой постоянной точкой является абсо­лютный нуль температур (0 К). Кель­вин — единица измерения температуры по термодинамической температурной шкале, равная 1/273,15 части интервала от абсолютного нуля температуры до тем­пературы тройной точки воды.

Практическим осуществлением тер­модинамической шкалы температур яв­ляется Международная практическая температурная шкала. В этой шкале используется одиннадцать реперных точек. В табл. 1.2 приведены значения основных реперных точек.

Таблица 1.2

Равновесное

МПШТ-68

состояние

T68

t68

Точка кипения кислорода

90,188 К

-182,962 0C

Тройная точка воды

273,16 К

+0,01 0C

Точка кипения воды

373,15 К

+100,0 0C

Точка плавления цинка

692,73 К

+419,58 0C

Точка плавления серебра

1235,08 К

+961,93 0C

Точка плавления золота

1337,58 К

+1064,43 0C

Температуры кипения м плавления даны при давлении 101325 Па


Удельный объем вещества — это объем, занимаемый единицей массы данного вещества.

Плотность вещества — величина, обратная удельному объему и опреде­ляющая количество вещества, заключен­ное в единице объема.

Единица плотности в СИ — кг/м3, в системе СГС — г/см3. Плотность и удельный объем зависят от темпера­туры и давления, то есть от тер­модинамического состояния вещества. Обычно в справочниках приводятся их значения при нормальных физических условиях. За нормальные физические условия принимают давление, равное 101,325 кПа (760 мм рт. ст.), и тем­пературу, равную О °С.

Количество вещества. Единицей ко­личества вещества в СИ является моль. Кроме моля применяют кратные и дольные части от моля (кмоль, Ммоль и др.). Количество вещества — это физическая величина, определяемая числом структурных элементов (ато­мов, молекул, ионов, электронов). Моль равен количеству вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде-12 массой 0,012 кг.

Молярной массой вещества называ­ют отношение массы вещества к его количеству:



где — молярная масса. Если выра­зить в кг, в молях, — выразить­ся в кг/моль.


1.4.2.Калорические параметры состояния

К калорическим параметрам состояния относятся, как уже отмечалось, внутренняя энергия , энтальпия и энтропия . Своим названием эти параметры обязаны тому, что ранее измерялись в калориях.

Внутренняя энергия. Любая термодинамическая система в каждом состоянии обладает запасом полной энергии , которая состоит из внутренней энергии , зависящей от внутреннего состояния тела, и внешней энергии , связанной с движением тела как целого и положением его в каком-либо внешнем поле сил (например в поле сил тяжести), т. е.

.

Если тело не движется, а влиянием внешнего поля сил можно пренебречь, то полная энергия будет представлять собой только внутреннюю энергию.

Любая термодинамиче­ская система (рабочее тело) обладает запасом внутренней энергии, которая состоит из энергии хаотического (теплового) движения и взаимодействия молекул. Поскольку внутренняя энергия рабочего тела зависит от его массы, обычно интересуются значением внутрен­ней энергии, отнесенной к 1 кг массы тела, — удельной внутренней энергией

.

В общем случае удельная кинетическая энергия теплового дви­жения состоит из удельной кинетической энергии поступательного, вращательного и колебательного движений молекул, зависящей только от температуры рабочего тела, и удельной потенциальной энергии взаимодействия молекул между собой, которая, в свою очередь, зависит от среднего расстояния между молекулами, т. е. от занимаемого рабо­чим телом объёма. Следовательно, в общем случае удельная внутренняя энергия рабочего тела зависит от его температуры и удельного объема , являясь однозначной функцией этих параметров состояния: , или



Таким образом, важнейшим свойством удельной внутренней энергии рабочего тела является то, что она представляет собой од­нозначную функцию состояния тела, определяемого любой парой его основных параметров (, , ), и сама может служить парамет­ром состояния. Из этого свойства следует, что изменение удельной внутренней энергии не зависит от характера процесса, а определя­ется лишь начальным и конечным состояниями рабочего тела. Сле­довательно, бесконечно малое приращение удельной внутренней энергии является полным дифференциалом .

В идеальном газе силы взаимодействия между молекулами от­сутствуют и удельная потенциальная энергия его равна нулю. По­этому удельная внутренняя энергия идеального газа состоит только из удельной кинетической энергии движения молекул и опреде­ляется его температурой: , или



В замкнутом (круговом) процессе, в котором начальное и конечное состояния совпадают, изменение удельной внутренней энергии равно нулю.

Определять абсолютное значение удельной внутренней энергии в большинстве технических расчетов не требуется, так как обычно необходимо знать только ее изменение. Поэтому условно приписы­вают некоторому состоянию рабочего тела нулевое значение удель­ной внутренней энергии, а все расчеты ведут относительно этого значения.

Энтальпия. Рассмотрим полную энергию газа, находящегося под давлением , создаваемым грузом массой (рис. 1.1). В этом случае полная энергия системы состоит из внутренней энергии газа и потенциальной энергии груза, равной , где - площадь поперечного сечения поршня. Т. е. . Величина , зависящая от сил, действующих на поршень, получила название потенциальной энергии давления.





Рис 1-1. К определению энтальпии газа
Таким образом, если газ находится в среде с давлением , то с любым состоянием его связана некоторая энергия , получившая название энтальпии газа в данном состоянии. Выражение энтальпии для 1 кг газа (т. е. удельной энтальпии) имеет вид

.

Следовательно, удельная энтальпия, будучи зависимой от параметров состояния , и , также является параметром состояния. Поэтому изменение , как и изменение , не зависит от характера процесса, а определяется только начальным и конечным состояниями, т. е.

.

Как однозначная функция состояния удельная энтальпия может быть представлена в виде функции любой пары основных параметров состояния.

Удельная энтальпия идеального газа, как и его удельная внутренняя энергия, является функцией только температуры. Действительно:



Удельная энтальпия, как и удельная внутренняя энергия, выражается в джоулях на килограмм (Дж/кг).

Энтропия. Кроме рассмотренных параметров, в термодинамике широко используется еще один калорический параметр состояния — энтропия , введенный Клаузиусом в 1865 г. при анализе круговых процессов.

Энтропия — параметр состояния, дифференциал которого равен отношению бесконечно малого количества теплоты в элементарном обратимом процессе к абсолютной температуре , постоянной на бесконечно малом участке процесса, т. е.



Если количество теплоты отнести к 1 кг вещества (), то получим удельную энтропию



которая выражается в джоулях на килограмм-кельвин [Дж/(кг • К)].


1.5.Законы идеальных газов

1.5.1.Закон Бойля-Мариота

Бойль в 1662 году и Мариот в 1676 году обнаружили, что при .

1.5.2.Закон Гей-Люссака

Гей-Люссак в 1802 году опытным путём установил, что при

1.5.3.Закон Авогадро

В 1811 году Авогадро выдвинул гипотезу: одинаковые объёмы различных газов при одинаковых физических условиях содержат одинаковые количества молекул. Эта гипотеза, став после её доказательства законом, приводит к одному важному следствию, согласно которому при одинаковых физических условиях для любых газов произведение молекулярной массы газа на его удельный объём есть величина постоянная, т. е. .

Произведение представляет собой объём одного моля газа, который при нормальных физических условиях равен 22,4 м3.

Отметим, что нормальным физическим условиям соответствуют 760 мм рт. ст. и 0 0С, а нормальным техническим условиям - 735 мм рт. ст. и 10 0С.


1.6.Уравнение состояния

Сопоставление законов Бойля-Мариота и Гей-Люссака приводят к обобщённому закону Бойля-Гей-Люссака:

,

где - характеристическая постоянная идеального газа (при нормальных физических условиях , где - плотность при нормальных физических условиях).

Это уравнение, полученное Клайпероном в 1834 году, называется уравнением состояния идеальных газов или уравнением Клайперона.


1.7.Работа изменения объёма газа

Любое изменение состояния рабочего тела, которое происходит в результате его энергетического взаимодействия с окружающей средой, представляет собой термодинамический процесс. В общем случае энергообмен в термодинамическом процессе может осуществляться посредством работы L либо теплоты Q. Работа и теплота являются энергетическими характеристиками термодинамического процесса.

Механическая работа против внешних сил, связанная с изменением объема, определяется выражением

,

а удельная работа, т. е. работа, отнесенная к 1 кг вещества,— выражением

,

где абсолютное давление (потенциал механического взаимодействия), удельный объем (координата механического взаимодействия).

Для конечного процесса, при котором объем изменяется от до , общее выражение удельной термодинамической работы следует записать так:






Рис. 1-2. К вычислению работы в термодинамическом процессе
В общем случае давление величина переменная, зависящая от . Для определения интеграла должна быть известна зависимость между и в данном процессе, т. е. надо знать уравнение процесса . Графически эта зависимость может быть изображена в -координатах кривой 1-2 (рис. 1.2).

Очевидно, численно удельная работа будет зависеть от характера кривой процесса и изображается в -координатах площадью, ограниченной кривой процесса, двумя ординатами и осью абсцисс.

При вычислении интеграла обнаруживается, что если объём рабочего тела уменьшается, то величина интеграла отрицательна, и наоборот. Поэтому если рабочему телу сообщается потенциальная энергия путём его сжатия, то работа изменения объёма есть величина отрицательная. Если же рабочее тело совершает работу расширяясь, то работа изменения объёма - положительна.




Схожі:

Тема основные термодинамические понятия и законы iconОсновные понятия об эргономике, дизайне, художественном проектировании
Основные виды соответствий между человеком и техникой, учитываемые при проектировании автомобилей
Тема основные термодинамические понятия и законы icon1 Основные понятия 2 Классификация и возможные пересечения энергии

Тема основные термодинамические понятия и законы icon«Основные понятия и законы химии» Какая молекулярная масса неизвестного газа, если его плотность по водороду равна 15 A
Какая молекулярная масса неизвестного газа, если его плотность по водороду равна 20 г/моль?
Тема основные термодинамические понятия и законы iconМетод, Способ, методика, технология как педагогические понятия
При этом в данной системе предусматривается возможность выражения одного понятия через другое, или же другие понятия. Основываясь...
Тема основные термодинамические понятия и законы iconТема: основные понятия химии
При этом одни формы движения могут переходитьв другие. Так механическое движение переходит в тепловое, тепловое – в химическое, химическое...
Тема основные термодинамические понятия и законы iconКонтрольные вопросы по дисциплине «Эксплуатация специализированных судов»
Основные понятия и составляющие транспортно-технологических систем морских перевозок грузов
Тема основные термодинамические понятия и законы iconЧисловые и алгебаические преобразования основные понятия
Определение. Выражения, состоящие из действительных чисел, знаков действий и скобок, называются числовыми выражениями
Тема основные термодинамические понятия и законы icon? Введение. Основные понятия, методы и гипотезы сопротивления материалов
Сопротивление материалов – наука о прочности, жесткости и устойчивости элементов сооружений и машин
Тема основные термодинамические понятия и законы iconА. В. Рудакова Когнитология и когнитивная лингвистика Издание 2-е, исправленное Воронеж
В брошюре рассматривается становление когнитологии и выделение из нее когнитивной лингвистики, а также основные понятия и методы...
Тема основные термодинамические понятия и законы iconТемы рефератов по дисциплине «Основы экологии и охрана окружающей среды» для 1-го курса заочной формы обучения специальности «Эксплуатация судовых энергетических установок»
Основные понятия экологии. Строение биосферы. Учение В. И. Вернадского о биосфере
Тема основные термодинамические понятия и законы iconВысоцкий А. Ю. Легитимность: анализ понятия // Грані. – Д., 2003. №1 (27). – С. 109-113
А значит, изучение и концептуализация данного понятия имеет несомненное мировоззренческо-методологическое значение
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи