Теплота, работа и внутренняя энергия в простейших процессах

Уравнение адиабаты идеального газа

Адиабатный процесс – процесс без теплообмена с окружающей средой: dQ_s=0, энтропия S=const. Любой газ до 3 МПа можно условно считать идеальным, а до 50 МПа – с погрешностью. Идеальный газ - научная абстракция при которой полагается, что молекулы не имеют объема (считаются материальными точками) и отсутствуют силы межмолекулярного взаимодействия (силы взаимного притяжения, отталкивания).

Уравнения адиабаты идеального газа (три уравнения Пуассона):

1).Pv^k=const, P₁v₁^k=P₂v₂^k…=const;

2).Тv^k-1=const, Т₁v₁^k-1=Т₂v₂^k-1…=const;

3).ТР^-((k-1)/k)=const, Т₁Р₁^-((k-1)/k)=Т₂Р₂^-((k-1)/k)…=const,

где Р абсолютное давление в (Па); Т – абсолютная термодинамическая температура, (К); v – удельный объем(м³/кг); k - показатель адиабаты: К=С_р/С_V=С_μр/С_μV; С_р>С_V в К раз

Простейшие процессы или изопроцессы – это процессы, где какой то один из параметров (Р, Т, S, v) поддерживается постоянным.

1) В изохорном процессе v=const, А_v=0, из общей формулы работа: (Работа - площадь под кривой), где Р абсолютное давление в (Па).

По 1-у закону термодинамики: Q_v=∆U_v; Изменение внутренней энергии: , где - средняя удельная изохорная теплоемкость в диапазоне от начальной температуры Т₁ до конечной температуры Т₂;

2) Изобарный процесс. Работа А_р=Р(v₂-v₁), где v₁ и v₂ – удельный начальный и конечный объемы; Теплота , где - средняя удельная изобарная теплоемкость; J₂-J₁ – удельные энтальпии системы в начальном и конечном состоянии. (Используются в диаграммах: JS (для пара) и Jd (для влажного воздуха)). Изменение внутренней энергии: ;

3) Изотермический процесс Т=const, ∆U=0. Q_T=A_T – теплота идет на совершение работы; Работа А_Т=RTℓn(P₁/P₂)=RTℓn(v₂/v₁);

(P-V и T-S координаты)

4) Адиабатный процесс – процесс без теплообмена с окружающей средой: энтропия S=const, dQ=0, A_s=-∆U_s – работа совершается за счет внутренней энергии системы. Изменение внутренней энергии: ; Работа: A_s=(P₁v₁-P₂v₂)/(K-1) или A_s= RT/(K-1)[1-(Т₂/Т₁)].

Дата добавления: 2015-05-09