Уравнение первого закона термодинамики для потока

Уравнение Ван-дер-Ваальса

Как отмечалось ранее, при низких температурах и высоких давлениях уравнение Менделеева – Клапейрона для одного моля вещества дает существенные отклонения от значений, измеряемых на опыте.

Были сделаны многочисленные попытки найти уравнение состояния для реального вещества, которое могло бы охватить, если не все состояния вещества, то хотя бы газообразное и жидкое. Из множества предложенных уравнений наибольшей известностью пользуется уравнение Ван-дер-Ваальса:

записанное для одного моля вещества. Для молей это уравнение имеет вид:

Постоянные a и b определяются экспериментально и имеют различные значения для разного сорта молекул. Уравнение (5.1.2) не выводится, оно устанавливается введением в уже известное уравнение Менделеева – Клапейрона двух поправок. Чтобы обосновать их введение заметим, что в уравнении (5.1.2) объем означает объем сосуда, в котором содержится один моль газа. В случае идеального газа, состоящего из материальных точек, весь этот объем доступен для движения молекул. В реальном газе сами молекулы занимают некоторую часть объема сосуда, и эта часть недоступна для всех других молекул. Эту часть объема следует вычесть из объема.

Процессы протекания потока рабочего тела через теплотехнический аппарат происходят с конечными и иногда весьма высокими скоростями. Это противоречит условию обратимости,согласно которому процессы должны протекать бесконечно медленно.

В теории термодинамики потока процессы считаются протекающими при бесконечно малой разности температур, без трения и тепловых потерь.

Предположим, что поток рабочего тела поступает в какой-либо теплотехнический аппарат через входной канал с параметрами ^р 1^{, } 1^{, Т} 1 и скоростью ω₁ на геометрической высоте Н₁ от условного уровня отсчета.

В самом аппарате рабочее тело получает от внешнего источника теплоту q и совершает над внешним объектом работу l_Т, а затем покидает аппарат через выходной канал с параметрами ^р 2 ^{, } 2 ^{, Т} 2 и скоростью ω₂ на высоте Н₂ от того же уровня отсчета.

В аппарате протекает обратимый процесс, при котором внутренняя энергия рабочего тела изменяется на величину  u и совершается работа изменения объема l:

q  u  l

Это выражение, относящееся к процессу в потоке, можно представить в другом виде на основе следующих соображений.

Работа изменения объема расходуется в четырех различных направлениях:

► работа проталкивания l_п затрачивается на преодоление действиявнешних сил;

► техническая работа l _тсовершается над внешним объектом;

► l_к затрачивается на изменение внешней кинетической энергиипотока;

► l_пот затрачивается на изменение внешней потенциальной энергиипотока.

Дата добавления: 2017-02-01; Просмотров: 88; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!