ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
приближаются к идеализированным при условии очень ма-
лых изменений параметров состояния и когда время между
последовательными изменениями состояния достаточно ве-
лико. Однако именно введение этих идеализированных по-
нятий позволило построить стройный математический аппа-
рат термодинамики, позволяющий получать результаты,
достаточно близкие к практике.
Для усвоения последующего материала необходимо
уяснить, что теплота и работа представляют собой опреде-
ленные формы передачи энергии — тепловую и механиче-
скую, причем работа может переходить в теплоту, а теплота
в работу, т.е. они взаимо- превращаемы (тема 2).
Работа всегда полностью превращается в теплоту, в то
время как переход теплоты в работу имеет определенные
ограничения даже в идеальном процессе (тема 3). Взаимное
превращение теплоты и работы в тепловой машине осуще-
ствляется с помощью рабочего тела, которое благодаря теп-
ловому и механическому воздействию должно обладать
способностью значительно изменять свой объем. Поэтому в
качестве рабочего тела в тепловых машинах используется
газ или пар. Физическое состояние рабочего тела в термо-
динамике определяется тремя параметрами: абсолютным
давлением р, удельным объемом v и абсолютной температу-
рой Т. Эти три параметра называются основными и связаны
между собой уравнением состояния F (р, v. Т) = 0. Незави-
симые, т. е. выбираемые произвольно, — два любых пара-
метра, а третий определяют из уравнения состояния. На-
пример, если р и v — независимые параметры, то
)v,p(T ϕ= ,где )v,p(
ϕ
— функция, определяемая при реше-
нии уравнения состояния относительно зависимого пара-
метра
Т.
Для понимания физической сути изучаемых законо-
мерностей термодинамики и принципов работы различных
теплотехнических устройств нужно овладеть принципом
графического изображения любых процессов, включая кру-
говые (циклы) в термодинамических диаграммах. Необхо-
димо уяснить, что графически можно изобразить только
равновесные обратимые процессы и циклы, которые совер-
шаются рабочим телом.
Во всех теплотехнических установках,
в которых в ка-
честве рабочего тела используют газ, он считается идеаль-
ным, т. е. газом, состоящим из молекул — материальных
точек, не имеющих размеров и между которыми отсутству-
ют силы взаимодействия (притяжения и отталкивания),
кроме упругих соударений. Как известно из физики, такой
газ подчиняется уравнению состояния Клапейрона, которое
может быть записано
для m кг газа (pV = mRT) и для 1 кг га-
за (рv ==
RT, где v == V/m — удельный объем газа, м
3
/кг).
Понятие идеального газа является научной абстракци-
ей, моделью реального газа, дающей хорошую сходимость с
практикой, когда состояние газа далеко от состояния сжи-
жения. Применение этой модели позволяет построить дос-
таточно простые аналитические зависимости термодинами-
ки, применение которых к тепловым машинам дает, как
правило, приемлемую сходимость с практикой.
Для насыщенного пара,
т. е. для состояния, близкого к
состоянию сжижения, модель идеального газа неприемлема.
В этом случае приходится применять очень сложные модели
и уравнения реальных газов, в которых учитывают собст-
венные размеры молекул, а также силы взаимодействия ме-
жду ними.
Уясните получение уравнения состояния Клапейрона
— Менделеева для 1 моля идеального газа. Важно понять
приближаются к идеализированным при условии очень ма- Для понимания физической сути изучаемых законо-
лых изменений параметров состояния и когда время между мерностей термодинамики и принципов работы различных
последовательными изменениями состояния достаточно ве- теплотехнических устройств нужно овладеть принципом
лико. Однако именно введение этих идеализированных по- графического изображения любых процессов, включая кру-
нятий позволило построить стройный математический аппа- говые (циклы) в термодинамических диаграммах. Необхо-
рат термодинамики, позволяющий получать результаты, димо уяснить, что графически можно изобразить только
достаточно близкие к практике. равновесные обратимые процессы и циклы, которые совер-
Для усвоения последующего материала необходимо шаются рабочим телом.
уяснить, что теплота и работа представляют собой опреде- Во всех теплотехнических установках, в которых в ка-
ленные формы передачи энергии — тепловую и механиче- честве рабочего тела используют газ, он считается идеаль-
скую, причем работа может переходить в теплоту, а теплота ным, т. е. газом, состоящим из молекул — материальных
в работу, т.е. они взаимо- превращаемы (тема 2). точек, не имеющих размеров и между которыми отсутству-
Работа всегда полностью превращается в теплоту, в то ют силы взаимодействия (притяжения и отталкивания),
время как переход теплоты в работу имеет определенные кроме упругих соударений. Как известно из физики, такой
ограничения даже в идеальном процессе (тема 3). Взаимное газ подчиняется уравнению состояния Клапейрона, которое
превращение теплоты и работы в тепловой машине осуще- может быть записано для m кг газа (pV = mRT) и для 1 кг га-
ствляется с помощью рабочего тела, которое благодаря теп- за (рv == RT, где v == V/m — удельный объем газа, м3 /кг).
ловому и механическому воздействию должно обладать Понятие идеального газа является научной абстракци-
способностью значительно изменять свой объем. Поэтому в ей, моделью реального газа, дающей хорошую сходимость с
качестве рабочего тела в тепловых машинах используется практикой, когда состояние газа далеко от состояния сжи-
газ или пар. Физическое состояние рабочего тела в термо- жения. Применение этой модели позволяет построить дос-
динамике определяется тремя параметрами: абсолютным таточно простые аналитические зависимости термодинами-
давлением р, удельным объемом v и абсолютной температу- ки, применение которых к тепловым машинам дает, как
рой Т. Эти три параметра называются основными и связаны правило, приемлемую сходимость с практикой.
между собой уравнением состояния F (р, v. Т) = 0. Незави- Для насыщенного пара, т. е. для состояния, близкого к
симые, т. е. выбираемые произвольно, — два любых пара- состоянию сжижения, модель идеального газа неприемлема.
метра, а третий определяют из уравнения состояния. На- В этом случае приходится применять очень сложные модели
пример, если р и v — независимые параметры, то и уравнения реальных газов, в которых учитывают собст-
T = ϕ(p, v) ,где ϕ(p, v) — функция, определяемая при реше- венные размеры молекул, а также силы взаимодействия ме-
нии уравнения состояния относительно зависимого пара- жду ними.
метра Т. Уясните получение уравнения состояния Клапейрона
— Менделеева для 1 моля идеального газа. Важно понять
