Параметры состояния рабочего тела.

Параметры состояния – это любая величина, свойственная телу, изменение которой определяется только начальным и конечным состоянием тела и не зависит от характера процесса изменения его состояния при переходе тела из первого состояния во второе.

Параметры состояния можно разделить на две группы:

- интенсивные, которые не зависят от количества вещества и при взаимодействии тел выравниваются (температура, давление и т.п.);

- экстенсивные, которые зависят от количества вещества (масса, объем, внутренняя энергия и т.п.).

Параметры, которые можно измерить приборами, называются термическими. Например, к этим параметрам относятся температура и давление.

Понятие термических параметров состояния относится к таким параметрам, которые могут быть непосредственно измерены с помощью приборов. К основным термическим параметрам состояния относят: удельный объем, давление и температуру.

Удельный объем (u) тела представляет собой объем единицы его массы, м³/ кг:

,

где V - объем, занимаемый телом, м³;

m – масса тела, кг.

Плотность (r) - величина, обратная удельному объему, представляет собой массу единицы объема, кг /м³:

;

Давление (Р) - сила, приходящаяся на единицу площади поверхности, единицы измерения – ньютон на квадратный метр, паскаль. Эта единица очень мала. Для практических целей удобнее использовать более крупные величины, коэффициенты перевода единиц давления приведены в таблице.

Таблица – Перевод единиц давления

	Па (Н/м^2)	бар	атм	мм рт. ст.	мм вод. ст.	м вод. ст.	кгс/см^2
Па (Н/м^2)		10^-5	9,87 × 10^-6	0,0075	0,1	10^-4	1,02 × 10^-5
бар	10^5		0,987		1,0197 × 10^-4	10,197	1,0197
атм	1,01 × 10^5	1,013		759,9	1,0332	10,332	1,03
мм рт. ст.	133,3	1,33 × 10^-3	1,32 × 10^-3		13,3	0,013	1,36 × 10^-3
мм вод. ст.	10	9,7 × 10^-5	9,87 × 10^-5	0,075		0,001	1,02 × 10^-4
м вод. ст.	10^4	0,097	9,87 × 10^-2				0,102
кгс/см^2	9,8 × 10^4	0,98	0,97

Термодинамическим параметром является абсолютное давление Р_абс, которое определяется из соотношений:

Р_абс = Р_атм + Р_изб;

Р_абс = Р_атм - Р_вак,

где Р_атм - атмосферное или барометрическое давление, измеряемое барометром;

Р_изб – избыточное давление, измеряемое манометром;

Р_вак – вакуумметрическое давление (разряжение), измеряемое вакуумметром.

Часто измеряют давление, особенно небольшое, высотой столба жидкости (ртуть, воды, спирт и т.д.). Столб жидкости оказывает давление на дно сосуда, обусловленное равенством:

.

где r - плотность жидкости, кг/м³;

Н – высота столба жидкости, м;

g – ускорение свободного падения, м²/с;

F – сила, которая действует на дно сосуда, Н;

S –площадь сосуда, м².

При определении давления высотой столба жидкости необходимо учитывать изменение ее плотности в зависимости от температуры. Это необходимо делать для сопоставления результатов измерения давления.

При измерении давления высотой ртутного столба следует иметь в виду, что показание прибора зависит от температуры. Это учитывается приведением высоты столба ртути к 0 °С по следующему соотношению:

Р₀ = Р_t × (1 - 0,000172 t),

где Р₀ - показание прибора, приведенное к 0 °С, мм рт. ст.;

Р_t - действительная высота ртутного столба при температуре воздуха t °С, мм рт. ст.;

0,000172 - коэффициент объемного расширения ртути.

При удалении от поверхности земли атмосферное давление понижается. В пределах тропосферы (до высоты 11000 м ) закон падения давления выражается формулой:

,

где Р - барометрическое давление в верхних слоях атмосферы при температуре ртути 0 °С, мм рт. ст.;

Р_о - барометрическое давление на уровне моря при температуре ртути 0 °С, мм рт. ст.;

h - высота над уровнем моря, м.

Температура характеризует степень нагретости тела и является количественной мерой интенсивности теплового движения молекул. Ее измеряют либо по термодинамической температурной шкале, либо по международной практической температурной шкале. В качестве точки отсчета взята тройная точка воды (температура, при которой все три фазы воды - твердая, жидкая и газообразная - находятся в равновесии), которой присвоены значения 273,16 К и 0,01 °С. Нижним пределом шкалы является абсолютный нуль (температура, при которой прекращается тепловое движение молекул).

Температуру по международной практической температурной шкале, отсчитываемую от 0 °С, обозначают через t (единица измерения – градус Цельсия), а температуру по абсолютной шкале, отсчитываемую от температуры абсолютного нуля, обозначают через Т и называют абсолютной температурой (единица измерения - кельвин).

Зависимость между абсолютной температурой и температурой по шкале Цельсия следующая:

Т = t + 273,15.

Под нормальными физическими условиями понимается состояние рабочего вещества при давлении P_абс = 760 мм рт. cт. И температуре 0 °С. Если объем газа приведен к нормальным условиям, то его принято обозначать V_н.у..

Дата добавления: 2015-07-15