Изотермический процесс

Изотермическим процессом называется процесс, протекающий при постоянной температуре: Т= const.

На рис. 10 показана диаграмма изотермического процесса. Процесс расширения газа на диаграмме соответствует переходу из состояния 1 в состояние 2, процесс сжатия — переходу из состояния 2 в состояние 1.

Поскольку в изотермическом процессе Т = const, то уравнение состояния газа pv = RT= const.


Рис. 10. р— v диаграмма изотермического процесса

 

В изотермическом процессе в соответствии с законом Бойля—Мариотта справедливо следующее соотношение:

(1.11)

или

Соотношение (1.11) показывает, что в изотермическом процессе объемы при различных состояниях газа обратно пропорциональны давлениям, соответствующим этим состояниям.

При вычислении внутренней энергии, используя общую формулу (1.6), получим

так как

Следовательно, в изотермическом процессе изменение внутренней энергии равно нулю, т. е. внутренняя энергия в течение всего процесса остается постоянной.

Удельная работа изменения объема в изотермическом процессе определяется уравнением

или

(1.12)

На основании первого закона термодинамики

а так как u2 - u1 = 0, то

Таким образом, в изотермическом процессе расширения вся подведенная теплота расходуется на внешнюю работу, а при изотермическом процессе сжатия внешняя работа полностью превращается в теплоту.

Адиабатный процесс

Адиабатным процессом называют процесс, протекающий без подвода и отвода теплоты:

(1.13)

где k — показатель адиабаты — величина, равная отношению удельной изобарной теплоемкости к удельной изохорной теплоемкости:

r w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></w:body></w:wordDocument>">

Для идеальных газов k есть величина постоянная, зависящая от природы газа, т. е. от числа атомов в молекуле газа. В табл. 2 приведены значения теплоемкостей ср и сv согласно молекулярно-кинетической теории.

Таблица 2. Значения удельной изобарной и удельной изохорной теплоемкостей и показателя адиабаты в зависимости от числа атомов в молекуле

Число атомов сv ср k = ср / сv
2,98 4,36 1,67
4,97 6,97 1,4
5,96 7,96 1,53

 

Протекание адиабатного процесса без теплообмена с окружающей средой может осуществляться в цилиндре, который имеет идеально теплоизолированные стенки. Однако в природе не существует такой изоляции. Поэтому адиабатный процесс есть идеальный процесс и на практике осуществить его невозможно. Реально можно получить процесс с некоторым приближением к идеальному адиабатному процессу. Например, если процессы протекают очень быстро, т. е. в такое короткое время, что газ не успевает принять или передать теплоту стенкам цилиндра.

На рис. 11 представлена р—v диаграмма адиабатного процесса.

Рис. 11. р— v диаграмма адиабатного процесса

Кривая адиабатного процесса называется адиабатой. Она представляет собой неравнобокую гиперболу.

Зависимость между давлением и объемом для двух точек адиабатного процесса имеет вид

(1.14)

При сравнении формулы (1.14) с формулой (1.13) видно, что при адиабатном расширении газа давление уменьшается интенсивнее, чем при расширении в изотермическом процессе, отсюда следует, что р—v диаграмма адиабаты круче p—v диаграммы изотермы.

Для начального и конечного состояний газа в адиабатном процессе

Разделив почленно второе уравнение на первое, получим

Или

Подставив это выражение в формулу (12), получим

(1.15)

Из уравнения (1.14) следует, что

а из уравнения (1.15)

Следовательно,

или

(1.16)

Изменение внутренней энергии определяется формулой

На основании первого закона термодинамики

Так как процесс адиабатный, то

следовательно,

откуда

Учитывая, что А — величина постоянная, можно сделать вывод о том, что удельная работа в адиабатном процессе получается только за счет изменения внутренней энергии рабочего тела.






Дата добавления: 2017-02-13; просмотров: 2231; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2022 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.027 сек.