Лекции по "Физике"
Автор: ranil125 • Апрель 14, 2018 • Курс лекций • 5,636 Слов (23 Страниц) • 466 Просмотры
I. ОСНОВНЫЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА
I.I. Методика исследования термодинамических процессов
При изучении термодинамических процессов идеальных газов должны быть решены задачи:
первая - сводится к определению уравнения процесса устанавливающего закономерность изменения состояния рабочего тела в процессе;
вторая - выявлению возможности преобразования подведенной к рабочему телу теплоты между изменением внутренней энергии и работой, совершаемой рабочим телом.
Основой решения первой задачи является уравнение первого закона термодинамики, записанное согласно условий, присущих рассматриваемому процессу; и уравнение состояния идеального газа.
Решение этих уравнений дает возможность получать соотношения различных параметров газа в виде Ρ=ƒ(υ) и S=ƒ(T). Вторая задача решается определением изменения внутренней энергии и работы. Изменение внутренней энергии для всех процессов определяется одинаково: du=[pic 1], если известна теплоемкость [pic 2]. Внешняя работа и располагаемая работа L и определяются как: [pic 3] и [pic 4][pic 5]
Определив эти величины, по уравнению первого закона термодинамики, определяют количество подведенной или отведенной теплоты. Характер преобразования теплоты в термодинамическом процессе удобно изображать в виде схемы, включающей три составные части уравнения первого закона термодинамики (рис.1).[pic 6]
Стрелками, связывающие эти три составные части, показаны лишь направление преобразования энергии. Они не затрагивают количественной стороны.
В общем случае в термодинамических процессах два параметра их трех могут изменяться произвольно. Однако изучение работы теплотехнических устройств показывает, что наибольший интерес для практики представляют следующие процессы изохорический, изобарический, изотермический, адиабатический и политропный.
Последний процесс при определенных условиях может рассматриваться в качестве обобщающего по отношению ко всем предыдущим термодинамическим процессам.
1.2 И30Х0РНЫЙ ПРОЦЕСС.
Изохорный процесс происходит при нагревании или охлаждении газа в постоянном объеме. Подобный процесс может совершаться рабочим телом в резервуаре постоянного объема.
Уравнение изохорного процесса υ=const. Соотношение между параметрами состояния в процессе в соответствии с законом Шарля я идеальных газов будет
[pic 7]
Работа газа при dυ=0 не совершается, т.е.
[pic 8]
В PV – координатах изохорный процесс изображают отрезком прямой параллельной оси ординат (рис.2). При нагревании газа q•0 его давление и температура повышаются, а при охлаждении q•0 – уменьшается.
[pic 9]
P 2 [pic 10][pic 11]
q•0[pic 12]
1
q•0[pic 13]
2
[pic 14]
V
Рис. 2 PV - диаграмма изохорного процесса
Так как L=0, то подводимая к газу теплота [pic 15] идет на изменение его внутренней энергии. Поэтому в изохорном процессе с подводом теплоты внутренняя энергия газа и его температура повышаются, а с её отводом снижаются.
Принимая теплоемкость газа не зависящей от температуры, теплота изохорного процесса
[pic 16]
Если теплоемкость в процессе переменная, то
[pic 17]
Для произвольного количества массы или объема газа
[pic 18][pic 19]
где [pic 20] - соответственно средняя массовая и объемная теплоемкость;
...