Параметры состояния вещества

Процессы взаимного преобразования теплоты и работы в различных тепловых и холодильных машинах осуществляется с помощью вещества, называемого рабочим телом. Например, в ДВС и газотурбинных установках рабочим телом является смесь воздуха и бензина, в паровых – пар, в холодильных машинах - холодильный агент (хладагент).

Физическое состояние рабочего тела характеризуется величинами, которые называют термодинамическими параметрами состояния. В качестве основных параметров принимают удельный объем, абсолютную температуру и абсолютное давление. Изменение одного или нескольких параметров состояния тела называют термодинамическим процессом.

Удельный объем – объем единицы вещества, м³/кг:

где - объем вещества, м³; - масса вещества, кг.

Плотность – отношение массы к объему, м³/кг:

.

Температура – это параметр состояния и мера измерения теплового воздействия на тело. Тепловое состояние тела характеризуется степенью его нагретости. Температура является показателем средней скорости движения молекул тела. В соответствии с МКТ (молекулярно-кинетическая теория), если внутренняя кинетическая энергия уменьшается до нуля, то температура тела понижается до абсолютного нуля, т.е. до полного прекращения движения молекул.

По температурному уровню различают области: умеренного холода – от температуры окружающей среды (20°С) до -120°С; и глубинного холода – от -120°С до абсолютного нуля (-273,15°С):

; .

Давление – в результате совокупности ударов беспорядочно движущихся молекул газа (жидкости) давят на стенки сосуда, в котором находятся. Отношение силы действующей со стороны газа (жидкости), к площади поверхности стенки сосуда называют давлением. За единицу давления принимают 1Па – сила в 1Н к поверхности 1м² (Па=Н/м²). Давление ниже атмосферного называют разряжением или остаточным.

Количество теплоты Q измеряют в джоулях (Дж) или кДж.

Тепловой поток (тоже Q) – это количество теплоты, отдаваемое (подводимое) от вещества (к веществу) в 1 секунду, т.е. Дж/с или кДж/с, но Дж/с=1Вт, а 1кДж=1кВт, т.е. тепловой поток выражают также как и мощность.

Удельная теплоемкость - это количество теплоты в Дж, которое необходимо отвести от вещества массой 1кг, чтобы понизить его температуру на 1°С. Эта величина зависит от температуры вещества и его агрегатного состояния.

При отводе (подводе) теплоты переход через определенный температурный предел вызывает изменение агрегатного состояния вещества. Так при отводе теплоты от воды, когда ее температура снизится до 0°С, вода замерзнет, а при подводе теплоты, когда температура поднялась до 100°С, вода закипает.