Физические основы теплотехники. Часть I. Термодинамика. Панов В.К. - 120 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

КамчатГТУ | Петропавловск-Камчатский

Составители: 

Рубрика: 

§ 28. Равновесность и обратимость процессов
118
и расширения, и сжатия надо считать обратимыми.
Однако так не бывает. Как только мы начинаем двигать
поршень, немедленно «включается» сила трения. Она всегда
направлена против движения, и против нее всегда нужно со-
вершать работу. В результате давление в газе будет больше
давления внешней среды, поскольку сила давления газа урав-
новешивается силой давления внешней среды и силой трения:
р
газа
S
порш
= р
внеш.ср
S
порш
+ F
тр
.
Это при равномерном движении поршня. При его уско-
рении в правую часть выражения добавится сила инерции. По-
этому такой процесс расширения не будет равновесным.
ΔU
газа
= –100 Дж
L
газа
= 100 Дж
ΔU
внеш.ср
= 90 Дж
L
тр
= 10 Дж
расширение
ΔU
газа
= 100 Дж
L
газа
= –100 Дж
ΔU
внеш.ср
= – 10 Дж
L
тр
= 10 Дж
сжатие
Кроме того, из потраченных газом 100 Дж своей энер-
гии часть, например 10 Дж, израсходована на работу против
силы трения. Над внешней средой, таким образом, будет со-
вершена работа 90 Дж, и на эти же 90 Дж увеличится ее
внутренняя энергия.
При возврате газа в исходное состояние ему по-прежнему
по
р
ш
F
т
р
F
тр
S
Р
газа
р
внеш.ср.
S
порш
F
тр
Р
газа
F
тр
р
внеш.ср.
Рис. 5.13. Равновесный об
р
атимый п
р
о
ц
есс
Р
газа
Р
внеш.ср.
Р
газа
Р
внеш.ср.
ΔU
газа
= –100 Дж
L
газа
= 100 Дж
ΔU
внеш.ср
= 100 Дж
расширение
ΔU
газа
= 100 Дж
L
газа
= –100 Дж
ΔU
внеш.ср
= –100 Дж
сжатие
Рис. 5.14. Не
р
авновесный необ
р
атимый п
р
о
ц
есс
§118
  28. Равновесность и обратимость процессов

и расширения, и сжатия надо считать обратимыми.
                                         ΔUгаза = –100 Дж
                           Рвнеш.ср.



    Р га з а                             Lгаза = 100 Дж        расширение
                                         ΔUвнеш.ср = 100 Дж

                                         ΔUгаза = 100 Дж
                           Рвнеш.ср.




    Р газ а                              Lгаза = –100 Дж       сжатие
                                         ΔUвнеш.ср = –100 Дж

                 Рис. 5.13. Равновесный обратимый процесс

     Однако так не бывает. Как только мы начинаем двигать
поршень, немедленно «включается» сила трения. Она всегда
направлена против движения, и против нее всегда нужно со-
вершать работу. В результате давление в газе будет больше
давления внешней среды, поскольку сила давления газа урав-
новешивается силой давления внешней среды и силой трения:
                ргаза Sпорш = рвнеш.срSпорш+ Fтр.
     Это при равномерном движении поршня. При его уско-
рении в правую часть выражения добавится сила инерции. По-
этому такой процесс расширения не будет равновесным.
                   Fтр
                                         ΔUгаза = –100 Дж
                                         Lгаза = 100 Дж
                             рвнеш.ср.




    Р г аз а                                                   расширение
                                         ΔUвнеш.ср = 90 Дж
                                         Lтр = 10 Дж
    Sп орш        Fтр
                  Fтр
                                         ΔUгаза = 100 Дж
                                         Lгаза = –100 Дж
                             рвнеш.ср.




    Р г аз а                                                   сжатие
                                         ΔUвнеш.ср = – 10 Дж
                                         Lтр = 10 Дж
    Sп орш        Fтр
               Рис. 5.14. Неравновесный необратимый процесс

      Кроме того, из потраченных газом 100 Дж своей энер-
гии часть, например 10 Дж, израсходована на работу против
силы трения. Над внешней средой, таким образом, будет со-
вершена работа 90 Дж, и на эти же 90 Дж увеличится ее
внутренняя энергия.
     При возврате газа в исходное состояние ему по-прежнему

Страницы