Здавалка
Главная | Обратная связь

Перший та другий закони термодинаміки



Ідеальним називають такий газ, для якого можна знехтувати розмірами молекул та силами міжмолекулярної взаємодії.

Стан деякої маси газоподібної речовини характеризують величинами, які називають параметрами стану. До них належать питомий об'єм (v), тиск (р), температура (Т).

Питомий об'єм є об'єм одиниці маси речовини, тобто v = V/m, м3/кг, де V - об'єм речовини, m - її маса, кг.

Маса одиниці об'ему є густина, ρ = т/У=і/у, кг / м3

Тиск - це фізична величина, яка дорівнює відношенню сили F, що діє на елемент поверхні нормально до неї, до площі S цього елемента, тобто р = F/S, Н/м2.

Одиниця тиску в СІ - паскаль (1 Па=1Н/м2).

1 МПа=106 Па, 1 кПа=103Па, 1 гПа=102 Па.

Вживаються також позасистемні одиниці тиску:

1 бар =105 Па; 1мм рт.ст.=133 Па; 1ат (технічна атмосфера)=0,981 105Па;

1 атм (фізична атмосфера) = 760 мм рт.ст.= 1,013 105 Па.

Температура - ступінь нагрітості тіла. Температуру відлічюють за шкалою Цельсія (t,°С) або Кельвіна (Т,К): Т = 273,15 + t.

Рівняння стану ідеального газу зв'язує три основні параметри стану: v, р, Т. Рівняння стану має вигляд

для 1 кг газу pv=RT;

для m кг газу pV=mRT;

для 1 моля газу pVµ=RµT,

де: р - тиск газу, Па; v - питомий об'єм, м3/кг; V- об'єм газу, м3; m - маса газу, кг; Vµ -об'єм 1 моля газу, м3/моль; Rµ - унiверсальна газова стала, Rµ =8,314 Дж/(молъ К);

R=Rµ /µ - питома газова стала, Дж/(кг К); µ - молекулярна маса газу, кг/моль.

Основу термодинаміки становлять два закони (або начала).

Перше начало термодинамгки - це закон збереження і перетворення енергії:

У різних процесах, які відбуваються в природі енергія не виникає з нічого і не

Знищується, а тільки перетворюється з одних видів на інші.

 

У застосувані до теплових процесів-

кількість теплоти, надана тілу, витрачається на збільшення його внутршньої енергії і на виконання тілом роботи над зовнішніми тілами:

Q=∆U+L.(1)

 

КІлькістъ теплоти Q, робота L, та внутрішня енергія U вимірюються у джоулях (Дж). У техніці використовуються також позасистемні одиниці: калорія (або кілокалорія) та кіловат-година (кВт*год):

1 ккал = 4,187 кДж; 1кВт*год = 1000 Дж/с*3600 с = 3,6 103 кДж.

Друге начало термодинаміки визначає напрям процесів, які відбуваються в природі:

У природі неможливий процес, єдиним результатом якого був би перехід теплоти повністю в роботу.

Теплота не може сама собою переходити від тіла з нижчою температурою до тіла з вищою температурою.

 

 

Запитання для самоконтролю і повторення

 

1 . Який газ називають ідеальним?

2. Назвіть основні параметри стану газу та одиниці їхнього вимірювання.

3. Запишіть рівняння стану ідеального газу.

4. Який зв'язок між молярною (універсальною) і питомою газовою сталою?

5. Теллота, робота, внутрішня енергія ідеального газу.

6. Сформулюйте перше та друге начала термодинаміки.

Приклади розв'язування задач

Задача 1

Знайти масу повітря в кімнаті, що має площу 20 м2 та висоту 3,5 м. Температура повітря в кімнаті 18 °С, барометричний тиск 1027 гПа.

Дано: газ – повітря; µ=29 кг/кмолъ; S =20 м2; h=3,5м; t =18 °С; р=1,027*105 Па.

Знайти m.

Розв'язання

3 рівняння стану ідеального газу

pV=mRT

знайдемо масу повітря:

,

де

р=1,027105 Па;

Т=t + 273 =291 К;

V=Sh= 203.5=70м3;

Задача 2.

До 12 кг окису вуглецю (СО) гидвсдено 250 кДж -теплоти. При цьому газ виконує роботу 0,1 Вт*год. Визначити, як змінилась температура газу.

Дано: m= 12 кг; µсо = 28 кг/кмоль; Q= 250 кДж; L = 0,1 кВт*год = 3,6 102кДж.

Знайти ∆Т.

Розв'язання

Згідно з 1-им законом термодинаміки:

Q=∆U+L

∆U=Q-L,

крім того

∆U =m Сv ∆Т,







©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.