Работа изменения объема рабочего тела

Внутренняя энергия и энтальпия рабочего тела как функции состояния

Термическое уравнение состояния рабочего тела

При постоянных давлениях и температуре единица количества ве-ва имеет всегда вполне определенный объем. Эту зависимость всегда можно выразить в виде функции связии давления p, удельного объема V и температуры Т.

F(p, V, T)=0

Это соотношение называется термическим уравнением состояния вещества. Три переменные p, V, T - параметры состояния. Если 2 из них известны, то третье можно определить через уравнение состояния

p=p(V, T)

V=V(p, T)

T=T(p, V)

Уравнение состояния может быть представлено в виде поверхности в пространстве с координатами p, V, T. Но в технике чаще используют кривые в плоскости 2х координат.

Для решения задач методами термодинамики необходимо знать уравнение состояния, однако оно должно быть получено опытным путем, т.к. конкретный вид уравнения зависит от индивидуальных свойств веществ.

Поскольку внутренняя энергия идеального газа зависит лишь от его температуры, а внутренняя энергия реального газа — от температуры и удельного объема (или давления), т. е. от основных параметров состояния, значения которых не зависят от того, каким путем газ пришел в данное состояние, можно заключить, что и внутренняя энергия газа не зависит от этого пути, т. е. что внутренняя энергия газа также является параметром его состояния.
Внутреннюю энергию рабочего тела измеряют в тепловых единицах — джоулях.
Приведенные выше уравнения справедливы для газа, работающего в неподвижной системе и в, том случае, если он сам по себе не перемещается, т. е. не представляет собой газовый поток или же не выталкивается из сосуда через отверстие под действием давящего на газ неизменного по величине груза.
Величину i называют энтальпией рабочего тела. Поскольку эта величина является функцией основных термодинамических параметров состояния (Т, V, р), она сама является таким же параметром и, следовательно, не зависит для каждого состояния рабочего тела от того, каким путем оно пришло в это состояние.

Техническая термодинамика рассматривает в основном термодеформационные системы, рабочими телами которых являются газы и пары.

Чтобы определить работу деформации замкнутой неподвижной си­лы с однородным газообразным (или жидким) рабочим телом, следует рассмотреть бесконечно малое расширение объема занимаемого рабочим телом, в элементарном термодинамическом процес­се.

Газ, заключенный в оболочку способную деформироваться без сопротивления, имеет давление и находится в равновесии с окружающей средой. При бесконечно малом расширении газа оболочка системы смещается в сторону окружающей среды на бесконечно малое расстояние, которое, может быть различным на разных участках поверхности. При этом на каждом участке с эле­ментарной площадью поверхности бесконечно малая сила со­вершает над окружающей средой бесконечно малую работу. Для вычисления элементарной работы, совершаемой всей термодинами­ческой системой, необходимо вычислить интеграл по всей поверхно­сти.

Абсолютное давление — существенно положительная величина, поэтому знак dl определяется знаком dv: при dv > 0 работа производится системой над окружающей средой и счи­тается положительной, при dv < 0 работа совершается окружающей средой над системой и считается отрицательной.

P=P(v)

Эта зависимость, определяемая характером термодинамического процесса, называется уравнением процесса в переменных V, P.

Важнейшим свойством работы как формы обмена энергией является ее зависимость от характера термодинамического процесса.

I. Для термодинамических систем, обладающих более чем одной степенью свободы, вид уравнения процесса определяется не только деформационным воздействием, но и одновременно протекающим термическим воздействием, т. е. теплообменом. Это выражается зависимостью давления от двух переменных — объема и, например, температуры, а дей­ствительная линия такого процесса представляет собой пространст­венную кривую в координатах р, v, Т. Одно и то же конеч­ное состояние системы может быть достигнуто в ходе различных тер­модинамических процессов, изображающихся различными простран­ственными линиями на поверхности состояний р, v, Т.

Дата добавления: 2017-02-01; Просмотров: 70; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!