 |
|
Ный, изотермический (изотермный) и адиабатный.
В чистом виде эти процессы редко встречаются на практике, однако во
Многих случаях при исследовании работы реальных тепловых машин и
Других тепловых аппаратов представление о них иметь необходимо. При
Рассмотрении основных обратимых (равновесных) процессов идеального
Газа для каждого из них найдем связь между параметрами состояния, опреде-
Лим работу и теплоту, получим выражения для изменения функций состоя-
Ния и рассмотрим графическое представление этих процессов на диаграммах
Р _ v и Т _ s.
Изохорный процесс _ это изменение состояния газа, происходящее
При постоянном объеме (нагревание или охлаждение газа, находящегося в
Герме-тически закрытом резервуаре постоянного объема). Связь между
Изменяю-щимися параметрами состояния (р и Т) с учетом уравнения (2.1, a)
определя-ется выражением: р / Т = const или р 2 / р 1 = T2 / T1.
На диаграмме р _ v этот процесс изображается прямой, параллельной
оси давлений (рис. 2.1, а).
При подводе тепла (q > 0)
Температура газа повышается и
Пропорционально ее увеличе-
Нию растет давление (отрезок
Если газ отдает теплоту
(q < 0), температура его пони-
Жается, что сопровождается
Пропорциональным уменьшени-
Ем давления (отрезок 1_2').
В связи с постоянством объема, работа изохорного процесса равна
Нулю. В соответствии с первым законом термодинамики теплота процесса
Целиком затрачивается на увеличение внутренней энергии системы и опреде-
ляется __________уравнением:
qv = Δu = сv (Т2 _ Т1), (2.2)
Где сv _ среднее значение изохорной теплоемкости в данном
Температурном интервале.
Для расчета изменения энтропии используем выражение (1.18):
ds = dqv / T = T c d T
С dT
v
v = ln ,
откуда имеем: Δs = сv ln Т2 / Т1 . (2.3)
На диаграмме Т _ s
Изохорный процесс изобра-
Жается логарифмической
кривой (рис. 2.1,б); при этом
Росту энтропии (подводу
Теплоты) соответствует
Повышение температуры
(отрезок 1 _ 2), а уменьше-
Ние энтропии (отвод теп-
Лоты) _ снижению температуры (отрезок 1 _ 2').
Изобарный процесс представляет собой изменение состояния газа,
Происходящее при постоянном давлении. Связь между изменяющимися
Параметрами состояния (v и Т) с учетом уравнения (2.1,а) определяется
выражением: v/Т = const или v2 / v1 = T2 / T1.
На диаграмме р _ v этому процессу соответствует прямая, параллельная
оси удельного объема (рис. 2.2, а). Если газ получает теплоту q > 0), то его
Температура повышается, и пропорционально ей возрастает удельный объем
(отрезок 1 _ 2), т. е. происходит изобарное расширение газа. При отводе
Теплоты температура падает, газ сжимается (отрезок 1 _ 2'). В первом случае
работу совершает газ (l > 0), во втором _ работа совершается за счет
внешней силы (l < 0).
Используя уравнение (1.10), для работы в случае изобарного процесса
найдем выражение: l = ∫
v
v
pdv = p(v2 – v1) = R(T2 – T1), (2.4)
так как с учетом (2.1, а), для идеального газа pv = RТ.
Теплота изобарного процесса определяется выражением:
qp = Δu + pΔv = Δh = с p (Т2 _ Т1), (2.5)
Где с p _ средняя изобарная теплоемкость.
Таким образом, вся получаемая газом в этом процессе теплота идет на