Читайте также:
|
|
К основным процессам, имеющим большое значение, как для теоретических исследований, так и для практических работ в технике, относятся: изохорный, протекающий при постоянном объеме; изобарный, протекающий при постоянном давлении; изотермический,, протекающий при постоянной температуре; адиабатный, протекающий при отсутствии теплообмена с внешней средой.
Кроме того, существует группа процессов, являющихся при определенных условиях обобщающими для основных процессов. Эти процессы называются политропными и характеризуются постоянством теплоемкости в процесса.
Для всех процессов устанавливается общий метод исследований, который заключается в следующем;
выводится уравнение кривой процесса на - и -диаграммах;
устанавливается зависимость между основными параметрами рабочего тела в начале и конце процесса;
определяется изменение внутренней энергии по формуле, справедливой для всех процессов идеального газа:
,
или при постоянной теплоемкости:
;
вычисляется работа изменения объема газа по основной формуле:
;
определяется удельное количество теплоты, участвующее в процессе, по формуле:
;
определяется изменение удельной энтальпии в процессе по формуле, справедливой для всех процессов идеального газа:
или для постоянной теплоемкости:
;
определяется изменение удельной энтропии идеального газа по формулам:
,
.
Рассматриваемые процессы считаются обратимыми.
Изохорный процесс
Процесс, протекающий при постоянном объеме, называют изохорным (, или ). Кривая процесса называется изохорой.
При постоянном объеме давление газа изменяется прямо пропорционально абсолютным температурам:
. (1.17.1)
Внешняя работа газа при равна нулю, так как . Следовательно,
.
Удельная располагаемая (полезная) внешняя работа , которая может быть передана внешнему объекту работы, равна:
.
Если процесс 1-2 осуществляется с увеличением давления, то удельное количество теплоты в нем подводится, при этом увеличиваются внутренняя энергия и температура газа. Если давление в процессе понижается, то удельное количество теплоты отводится, уменьшаются внутренняя энергия и температура газа.
Изменение удельной энтропии в обратимом изохорном процессе определяем из уравнения:
,
Изменение энтропии при постоянной теплоемкости равно
. (1.17.2)
Как видно из данного уравнения, изохора на – диаграмме представляет собой кривую 1-2 (рис. 1.17.1). Подкасательная к кривой 1–2 в любой ее точке дает значение истинной теплоемкости .
Рис. 1.17.1
Изобарный процесс
Процесс, протекающий при постоянном давлении, называют изобарным (, или ). Кривая процесса называется изобарой.
Это соотношение называется законом Гей-Люссака. Для процесса 1-2
. (1.17.3)
В изобарном процессе объемы одного и того же количества газа изменяются прямо пропорционально абсолютным температурам.
При расширении газа его температура возрастает, при сжатии – уменьшается.
Удельная работа изменения объема при этом выражается следующим уравнением:
, (1.17.4)
или
. (1.17.5)
Для обратимого изобарного процесса при постоянной теплоемкости изменение удельной энтропии находится по уравнению:
,
Но при , поэтому
. (1.17.6)
В случае изохорного и изобарного процессов в одном интервале температур возрастание энтропии будет больше в изобарном процессе, так как всегда больше .
Изотермный процесс
Процесс, протекающий при постоянной температуре, называют изотермическим (, или ). Кривая процесса называется изотермой (рис. 18.2).
Рис. 1.17.2
и (1.17.7)
При постоянной температуре объем газа изменяется обратно пропорционально его давлению (закон Бойля – Мариотта).
На – диаграмме изотермный процесс представляет собой равнобокую гиперболу.
Зная уравнение изотермного процесса для идеального газа, можно подсчитать работу процесса.
. (1.17.8)
Удельная располагаемая внешняя работа определяется по формуле:
, (1.17.9)
т. е. в изотермном процессе идеального газа , или удельная работа изменения объема, располагаемая (полезная) работа и удельное количество теплоты, полученное телом, равны между собой.
откуда
и (1.17.10)
Удельное количество теплоты, участвующее в изотермическом процессе, равно произведению изменения удельной энтропии на абсолютную температуру :
Дата добавления: 2015-12-08; просмотров: 85 | Нарушение авторских прав