Графическое изображение термодинамических процессов

Термодинамические процессы могут изображаться графически в различных координатных системах: P,V – диаграмма применяется для расчета работы, совершаемой системой, а диаграмма T,S более удобна для расчета количества теплоты, которое подводится к системе или отводится от нее.

Если система не находится в равновесном состоянии, то графическое изображение процессов в такой системе является условным. Равновесное состояние на диаграммах изображается точкой, а равновесный процесс – линией.

Рис. 9.5. Рис. 9.6.

Изохорный процесс V = const на диаграмме P, V изображается вертикальной линией, при нагревании направленной вверх от точки 1, характеризующей начальное состояние, при охлаждении вниз (рис. 9.5).

Изобарный процесс, P = const, изображается на диаграмме P,V прямой, параллельной оси абсцисс, при нагревании направленной от точки 1 к точке 2, а при охлаждении – к точке (рис.9.6). Работа, совершаемая при изобарном процессе, изображается заштрихованной площадью под линией 1–2: .

Изотермический процесс, T = const, изображается в координатах P,V гиперболической кривой 1 – 2 (рис. 9.7).

Рис. 9.7.

Работа в изотермическом процессе изображается заштрихованной площадью под гиперболической кривой 1 – 2.

Адиабатный процесс на диаграмме P,V изображается кривой, которая идет более круто, чем изотерма.

Рис. 9.8. Рис. 9.9.

На T,S диаграмме вдоль оси ординат откладывается абсолютная температура Т, а вдоль оси абсцисс - энтропия S . Изотермический процесс на T, S диаграмме изображается прямой, параллельной оси абсцисс. Расширение соответствует линии 1 – 2, , сжатие соответствует линии 1 – , (рис. 9.8). Площадь под линией изображает количество теплоты Если в процессе теплота подводится к системе, то и , т. е. энтропия возрастает. Если то - энтропия уменьшается.

Адиабатный процесс на диаграмме T,S изображается вертикальной линией 1 – 2 (расширение) или 1 - (сжатие) (рис. 9.9).

Произвольный обратимый процесс изображается, например, линией 1 – 2 (рис. 9.10).

Площадь под кривой 1 – 2 изображает количество теплоты:

Рис. 9.10.