Статистическая физика и термодинамика. Громов Ю.Ю - 14 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Термодинамическая система, не обменивающаяся с окружающими телами теплом, называется
адиабатной. На практике адиабатная система – это достаточно хорошо теплоизолированная система.
Адиабатный процесс – это процесс в теплоизолированной термодинамической системе.
К адиабатным процессам относятся все быстропротекающие процессы. В этом случае теплообмен с
окружающими телами не успевает произойти из-за малости промежутка времени.
Первый закон термодинамики для адиабатных процессов имеет вид
UA
∆
−
=
. (2.5.1)
При адиабатном расширении газа 0>A . Следовательно
0
2
<∆=∆ TR
M
mi
U
. (2.5.2)
Это означает, что 0<∆T , т.е. температура газа уменьшается по сравнению с первоначальной. По-
нижение температуры газа при адиабатном расширении приводит к более резкому уменьшению давле-
ния, чем при изотермическом процессе. Уравнение адиабаты имеет вид
const=
γ
PV , (2.5.3)
где γ – постоянная, зависящая от газа, но всегда существенно большая единицы. Для одноатомных газов
67,1=
γ
, для двухатомных
4,1=
γ
и для многоатомных (три атома и более)
33,1=
γ
, что хорошо подтвер-
ждается экспериментом.
2.6 Тепловые двигатели
В настоящее время большинство машин и механизмов производят механическую работу за счет
внутренней энергии различных видов топлива. Наибольшее значение из них имеет тепловой двигатель.
Тепловой двигатель – это устройство, преобразующее внутреннюю энергию топлива в механиче-
скую энергию.
Механическая работа в тепловом двигателе совершается при расширении рабочего вещества, кото-
рое перемещает поршень в цилиндре. Подавляющее большинство тепловых машин работает по замкну-
тому циклу. Но для циклической работы двигателя нужно возвращать поршень в исходное положение.
Это предполагает сжатие рабочего вещества. Поэтому работа теплового двигателя состоит из периоди-
чески повторяющихся процессов расширения и сжатия рабочего вещества. Хорошо расширяются и лег-
ко сжимаются газы. Поэтому рабочим веществом в тепловом двигателе служит газ. На сжатие газа за-
трачивается определенная энергия. Полученная механическая работа А равна разности работы расши-
рения газа
р
A
и работы его сжатия
с
A , т.е.
VppAAA ∆−=−= )(
срср
. (2.6.1)
Отсюда следует, что давление газа при расширении должно быть как можно больше давления сжа-
тия. Но при одном и том же объеме давление газа тем меньше, чем ниже его температура. Другими сло-
вами, при циклическом процессе расширение газа должно происходить при более высокой температуре,
чем сжатие. Таким образом, необходимым условием получения механической работы в циклическом
тепловом двигателе является наличие нагревателя и холодильника.
Тепловой двигатель должен содержать три основных элемента: рабочее тело, нагреватель, со-
общающий энергию рабочему телу, и холодильник, поглощающий часть энергии от рабочего тела.
Чтобы двигатель непрерывно совершал механическую работу, нужно чтобы термодинамический
цикл был замкнутым. Для оценки эффективности замкнутого цикла используют коэффициент полезно-
го действия.
Коэффициент полезного действия
µ (кпд) – это отношение работы, совершаемой за один цикл, к
количеству теплоты, полученному от нагревателя, т.е.
1
Q
A
=µ
. (2.6.2)

Страницы