Методические основы анализа термодинамических процессов

К основным процессам, имеющим большое значение как для теоретических исследований, так и для практических работ в технике, относятся:

- изохорный, протекающий при постоянном объеме;

- изобарный, протекающий при постоянном давлении;

- изотермический, протекающий при постоянной температуре;

- адиабатный, протекающий при отсутствии теплообмена с внешней средой.

Кроме того, существует группа процессов, являющихся при определенных условиях обобщающими для основных процессов. Эти процессы называются политропными.

Для всех процессов принят общий метод исследований, который заключается в следующем:

а) выводится уравнение процесса, устанавливающее связь между начальными и конечными параметрами рабочего тела в данном процессе;

б) вычисляется работа изменения объема рабочего тела;

в) определяется количество теплоты, участвующее в процессе;

г) определяется изменение внутренней энергии, энтальпии и энтропии рабочего тела в исследуемом процессе;

д) строиться схема превращения энергий в термодинамическом процессе согласно основному уравнению первого закона термодинамики.

А.С.Ястрежембским был предложен весьма наглядный способ графической интерпретации превращения энергии в термодинамических процессах. Для этого вводятся следующие обозначения энергетических составляющих согласно первому закону термодинамики:

- количество теплоты q, подводимое или отводимое от термодинамической системы, - изменение внутренней энергии системы D u, - совершенная или затраченная системой работа l.

В качестве примера на рис. 4.1 показано взаимное расположение всех составляющих основного уравнения первого закона термодинамики.

Штриховка указывает на то, что данная составляющая претерпевает изменение в процессе, а направление взаимного превращения всех энергетических факторов дается стрелками.

На схеме, изображенной на рис. 4.1, показано, что вся теплота q, подводимая к рабочему телу из окружающей среды, идет на изменение внутренней энергии системы D u, а внешняя работа деформации не претерпевает никаких изменений, т.е. в этом процессе l = 0.

При исследовании термодинамических процессов принимается, что все процессы равновесны и обратимы, теплоемкость рабочего тела – величина постоянная для любой точки процесса с = const.

В любом термодинамическом процессе согласно первому закону термодинамики теплота q, подводимая к рабочему телу из окружающей среды, идет на изменение внутренней энергии D u и совершение работы l.

Коэффициентом распределения теплоты y называется отношение изменения внутренней энергии D u к количеству теплоты q, подводимого к рабочему телу, при осуществлении термодинамического процесса:

.

Следовательно, на изменение внутренней энергии идет часть теплоты:

,

а на механическую работу пойдет другая часть количества теплоты:

.

Причем коэффициент распределения теплоты для определенного термодинамического процесса есть величина постоянная: y = const.

Дата добавления: 2014-01-07