Процессы изменения состояния газов.

Последовательность изменений состояния рабочего тела при подводе и отводе тепла называется термодинамическим процессом. Уравнение первого закона термодинамики даёт возможность исследовать эти сложные явления. Исследование термодинамических процессов проводится в двух направлениях:

1)устанавливается закономерность изменения состояния газа в процессе; 2)выявляется особенность превращения в нём энергии.

При этом рассматриваются частные случаи, к которым относятся: процесс изменения состояния газа при постоянном объёме – изохорный процесс; при постоянном давлении – изобарный процесс; при постоянной температуре – изотермический процесс; процесс изменения состояния газа без теплообмена между газом и внешней средой – адиабатный процесс. Все перечисленные процессы в той или иной степени реализуются в дизелях.

Изохорный процесс.Изохорнымназывается процесс, осуществляемый при постоянном объёме рабочего тела. Примером изохорного процесса может служить нагревание или охлаждение газа в закрытом сосуде. Это значит, что в изохорных процессах тепло, сообщаемое газу, идёт только на увеличение его внутренней энергии, а отвод тепла возможен только за счёт уменьшения внутренней энергии.

Изобарный процесс.Изобарным называется процесс изменения состояния газа, который осуществляется при постоянном давлении (p=conct), а его графикв pv-диаграмме есть горизонтальная прямая. Изменение внутренней энергии газа не зависит от характера процесса.

Изотермический процесс. Изотермическим называется процесс, происходящий при постоянной температуре газа.Объём газа в этом случае изменяется обратно пропорционально давлению. Изотермический процесс должен происходить при теплообмене газа с окружающей средой.

При расширении газ совершает работу, и, для того чтобы его температура не снизилась, к газу надо подводить тепло. Наоборот, при сжатии, чтобы температура газа не повышалась из-за затраты энергии на сжатие, тепло от газа надо отводить. Чем выше температура процесса, тем выше на графике линия этого процесса. Механическая работа расширения в изотермическом процессе равна абсолютной работе.

Адиабатный процесс.Адиабатным называется процесс изменения состояния, осуществляемый без подвода и отвода тепла от газа.

В адиабатномпроцессе в противоположность ранее описанным процессам нет теплообмена с окружающей средой. Система не получает теплоты извне и не отдаёт её.Адиабатный процесс может осуществить, если поместить газ в полностью теплоизолированный цилиндр с абсолютно теплоизолированным поршнем и медленно перемешать соответственно нагруженный поршень. В данном случае работа расширения газа будет совершаться за счёт убыли внутренней энергии. При сжатии энергия внешней среды, затрачиваемая на сжатие, будет расходоваться на повышение внутренней энергии газа. При адиабатном расширении работа положительна, а изменение внутренней кинетической энергии отрицательно. Внутренняя энергия уменьшается, температура газа падает.