Изотермический процесс
Изотермический процесс- процесс, при котором температура рабочего тела остается постоянной:
1) Уравнение процесса в дифференциальной форме:
, .
2) График процесса в системе координат – равнобокая гипербола. Кривая процесса называется изотермой. (см. рисунок 3.1.)
3) Соотношение между параметрами в процессе.
Из уравнения состояния идеального газа
при
получаем
и .
Это соотношение называется законом Бойля-Мариотта.
При постоянной температуре объем газа изменяется обратно пропорционально его давлению.
4) Теплоемкость рабочего тела в процессе
т.к.
5) Изменение внутренней энергии и энтальпии в процессе
;
, ;
;
.
6) Работа расширения и располагаемая работа (полезная внешняя работа, которая может быть передана внешнему объекту работы) процесса:
а) ,
,
т.к. из уравнения изотермы или
б) , ,
т.е. в изотермическом процессе идеального газа располагаемая работа численно равна работе объемного расширения.
7) Количество тепла, участвующего в процессе.
Основное уравнение первого закона термодинамики при принимает вид
,
количество теплоты участвующее в процессе
,
8) Особенности превращения энергии в процессе
Вся энергия, подведенная в виде теплоты, расходуется на совершение работы.
9) Изменение энтропии в процессе
,
;
.
10) График процесса в системе координат (тепловая диаграмма)– прямая параллельная оси удельной энтропии. (см. рисунок 3.2.)
Теплота не тратится на изменение внутренней энергии.
Адиабатный процесс
Адиабатный - процесс протекающий в теплоизолированной системе. Для получения адиабатного процесса необходимым и обязательным условием является и, следовательно, .
Обратимый адиабатный процесс можно осуществить в цилиндре с абсолютно нетеплопроводными стенками при бесконечно медленном перемещении поршня.
1) Уравнение процесса в дифференциальной форме:
, ;
, ;
– показатель адиабаты;
.
В интегральной форме уравнение процесса имеет вид:
,
2) График процесса в системе координат – не равнобокая гипербола, идущая более круто, чем изотерма, т.к. показатель адиабаты всегда больше единицы. Кривая процесса называется адиабатой. (см. рисунок 3.1.)
3) Соотношение между параметрами в процессе.
Из уравнения адиабаты следует, что
или .
Если эти соотношения параметров тела подставить в уравнение состояния для крайних точек процесса , то найдем
или
4) Теплоемкость рабочего тела в процессе
т.к.
5) Изменение внутренней энергии и энтальпии в процессе
,
,
,
.
6) Работа расширения и располагаемая работа :
а) т.к.
,
то
,
б) т.к.
,
то
;
,
таким образом
7) Количество тепла, участвующего в процессе.
,
количество теплоты участвующее в процессе
,
8) Особенности превращения энергии в процессе
В адиабатном процессе работа расширения осуществляется за счет уменьшения внутренней энергии.
9) Изменение энтропии в процессе
,
,
.
Энтропия в адиабатном процессе остается постоянной.
10) График процесса в системе координат (тепловая диаграмма)– прямая параллельная оси абсолютных температур. (см. рисунок 3.2.)
Равновесный адиабатный процесс является изоэнтропным.
Понятие адиабатный более широкое, чем изоэнтропный. Реальный, а следовательно неравновесный адиабатный процесс изоэнтропным не является.
Таблица 3.1
Характеристика процесса | Процесс | ||||
Изохорный | Изобарный | Изотермический | Адиабатный | Политропный | |
Показатель политропы n | ∞ | k=cp/cv | n=(c-cp)/(c-cv) | ||
Уравнение процесса | v=const p/T=const | p=const v/T=const | T=const Pv=const | pvk=const | pvn=const |
Теплоемкость кДж/кгК | cv | cp | ∞ | cn=cv(n-k)/(n-1) | |
Изменение внутренней энергии Δu1-2=u2-u1 кДж/кг | cv(T2-T1) | cv(T2-T1) | cv(T2-T1) | cv(T2-T1) | |
Изменение энтальпии Δi1-2=i2-i1 кДж/кг | cp(T2-T1) | cp(T2-T1) | cp(T2-T1) | cp(T2-T1) | |
Изменение энтропии Δs1-2=s2-s1 кДж/кг | cvln T2/T1 | cpln T2/T1 | R ln v2/v1= = R ln p1/p2 | cv ln(T2/T1) + + R ln(v2/v1) | |
Количество теплоты q1-2, кДж/кг | cv(T2-T1) | cp(T2-T1) | TΔs= RT ln v2/v1= = R ln p1/p2 | cn(T2-T1)= =cn(T2-T1) (n-k)/(n-1) | |
Работа изменения объема l1-2, кДж/кг | p(v2-v1)= = R(T2-T1) | l1-2= l01-2= q1-2= = RT ln v2/v1= = R ln p1/p2 | l1-2=Δu1-2= =(p1v1-p2v2)/(k-1)= | (p1v1-p2v2)/(n-1)= | |
Располагаемая работа l01-2, кДж/кг | v(p1-p2)= = R(T1-T2) | l01-2= l1-2= q1-2= = RT ln v2/v1= = R ln p1/p2 | l01-2=-Δi1-2=k l1-2= | l01-2=n l1-2= |
Дата добавления: 2020-03-21; просмотров: 728;