 |
|
Термодинамической системы. Поэтому разность значений внутренней
Энергии двух каких-либо состояний рабочего тела или системы тел не будет
Зависеть от пути перехода из первого состояния во второе.
В различных технических устройствах, в частности, в тепловых дви-
Гателях, широко распространены процессы, в которых система получает из
Окружающей среды (от источника тепла) энергию в форме теплоты, а возвра-
Щает в окружающую среду (потребителю) энергию в форме работы. Такие
Процессы называют для краткости превращением теплоты в работу. Это
Превращение может быть осуществлено с помощью тела, способного расши-
Ряться и, следовательно, совершать работу в процессе получения энергии в
Форме теплоты. Такие тела принято называть рабочими телами. Обычно
При этом имеют в виду газы или пары различных веществ.
Первый закон термодинамики.
Первый закон термодинамики является законом сохранения и превра-
Щения энергии применительно к рассмотрению различных термодинамичес-
Ких процессов.
Энергия не исчезает и не возникает вновь, она переходит из одного
Вида в другой в эквивалентных количествах.
Для термодинамических процессов этот закон устанавливает взаимо-
Связь между теплотой, работой и изменением внутренней энергии термоди-
намической системы:
Теплота, подведенная к системе, расходуется на изменение внутрен-
Ней энергии системы и совершение работы.
Уравнение первого закона термодинамики имеет вид:
Q = (U2 – U1) + L , (1.7)
где Q – количество теплоты, подведенное к системе;
L – работа, совершенная __________системой;
(U2 – U1) = Δ U – изменение внутренней энергии в данном процессе.
Для единицы массы вещества уравнение первого закона термодинамики
имеет вид:
q (Дж/кг) = Q /m = (u2 – u1) + l . (1.8)
Из первого закона термодинамики вытекает, что для получения полез-
Ной работы (l) в непрерывно действующем тепловом двигателе необходимо
Постоянно подводить (затрачивать) теплоту (Q).
В дифференциальной форме математическая формулировка первого
закона, записанная для 1 кг газа, имеет следующий вид:
δq = du + δl, (1.9)
где величина δ отражает факт, что q и l являются функциями перехода и
Их элементарное изменение зависит от пути протекания термодинамических
Процессов.
В технической термодинамике в качестве работы принято рассматри-
Вать механическую работу или работу расширения, совершаемую против
внешнего давления:
δl = рdv; l = ∫
v
v
Pdv. (1.10)
В термодинамике широко используется графический метод представ-
Ления термодинамических процессов, который является наглядным и в ряде
Случаев позволяет облегчить практические расчеты.
В частности, широко применяется диаграмма р _ v, на которой по оси
Абсцисс откладывают удельный объем, а по оси ординат _ абсолютное
давление. На рис. 1.1 показан для
Примера процесс расширения 1 кг
Газа от состояния 1 до состояния 2.
Площадь между кривой, изобража-
Ющей процесс на диаграмме р _ v,
И осью абсцисс представляет собой
(в соответствующем масштабе)
Работу, совершаемую газом в этом
Процессе.