Термодинамические циклы

Министерство образования и науки Российской Федерации

[pic 1]

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский горный университет»

Кафедра общей и технической физики

РАСЧЁТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА

Вариант 18

По дисциплине:        Физика

Тема работы:        Термодинамические циклы

Выполнил студент гр.         НГД-17-3        ___________        Тихонов В.Л.

        (шифр группы)         (подпись)        (Ф.И.О.)

Проверил:        доцент        ___________        Смирнова Н.Н.

        (должность)        (подпись)        (Ф.И.О.)

Санкт-Петербург

2017

ЗАДАЧА

Идеальный газ СО2 массой m = 10-3 кг, совершает цикл a-b-c-a. Где процесс a → b адиабатный, b → c изобарный, c → a изохорный. Построить цикл в координатах p – V. Определить для процесса a→b работу. Определить КПД цикла. Для всех участков цикла указать знак изменения внутренней энергии и определить: получает или отдает газ тепло; совершает газ работу или работа совершается над газом. Символы a, b, c, обозначают соответствующие точки цикла на координатной плоскости p – V. Исходные данные: рb = 0,1 МПа, Vc = 1 л, Vb = 2 л.

Теоретические основы задачи

1.Явление, рассматриваемое в работе – термодинамические изопроцессы идеальных газов.

2.Определения основных физических понятий, объектов, процессов и величин, касающихся данной работы

Термодинамической системой называется совокупность макроскопических тел, которые могут обмениваться между собой и с другими телами (внешней средой) энергией и веществом. Каждое макроскопическое тело состоит из совокупности огромного числа структурных элементов (атомов и молекул).

В термодинамике для описания макроскопического состояния вещества используют физические величины: давление p, объём V, температура T, концентрация частиц n, масса тела m и т.п. Эти физические величины характеризуют свойства и состояние системы в большом масштабе и называются термодинамическими параметрами состояния.

Любая термодинамическая система независимо от начального состояния в заданных внешних условиях самопроизвольно переходит в макросостояние, в котором все параметры состояния имеют определённые значения, не изменяющиеся со временем. В таком состоянии она может находиться, пока не изменятся внешние условия. Это состояние называется равновесным.

 Функциональная зависимость между параметрами состояния при равновесии называется уравнением состояния.

Изопроцессами называют процессы изменения состояния термодинамической системы, протекающие при неизменной массе и постоянно значении одного из параметров состояния:

изобарный процесс – изопроцесс, где p = const;

изохорный процесс – изопроцесс, где V = const.

aдиабатный процесс – изопроцесс, где Q=const

Газ, в котором взаимодействие между молекулами пренебрежимо мало, а размеры молекул много меньше размеров сосуда, называют идеальным газом.

Как и в других разделах физики, в термодинамике одним из основных параметров системы является энергия. Внутренняя энергия системы включает все виды энергии системы без учета потенциальной энергии взаимодействия системы с другими системами и кинетической энергии движения всей системы как целого. Таким образом, внутренняя энергия U системы слагается из кинетической энергии движения отдельных молекул, потенциальной энергии взаимодействия между молекулами и внутримолекулярной энергии. В формулы термодинамики всегда входит изменение внутренней энергии системы в процессе перехода из одного ее состояния в другое.