АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Порядок і методи дослідження термодинамічних процесів. Ізохорний, ізобарний, ізотермічний, адіабатний процеси та їх зображення в кординатах PV, TS

Читайте также:
  1. A) Зам.директора по УР, методист, тренера по вилам спорта
  2. C. порядок расчета коэффициента чувствительности «b»
  3. I. Карта методической обеспеченности учебной дисциплины
  4. I. ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
  5. I. ПРОБЛЕМА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
  6. I.1.3. Организационно-методический раздел
  7. I.ЗАГАЛЬНІ МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
  8. II. ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ
  9. II. Порядок заполнения Запроса
  10. II. Порядок заполнения Заявления
  11. II. Порядок обращения за получением социального обслуживания
  12. II. Порядок подачи и рассмотрения ходатайств о предоставлении политического убежища иностранным гражданам и лицам без гражданства в Республике Казахстан

Будь-яка зміна в термодинамічній системі, пов'язана із зміною хоч би одного з її параметрів, називается термодинамічним процесом.

Розрізняють рівноважні і неравноважні процеси.

Рівноважним процесом називається термодинамічний процес, який предсталяє собою безперервну послідовність рівноважних станів. У такому процесі фізичні параметри змінюються нескінченно повільно, так що система весь час знаходиться в рівноважному стані. Крім того, всі частини системи мають однакову температуру і тиск. Рівноважні процеси - оборотні. Оборотні термодинамічні процеси - це такі, за яких термодинамічна система після низки змін свого стану повертається до початкового. Зіставленням необоротних процесів з оборотними можна виявити шляхи підвищення ефективності перших (наприклад, ККД теплових двигунів).

Оборотний термодинамічний процес, в якому робоче тіло, повертаючись у вихідний стан, не набуває двічі одного і того ж стану, називається круговим прогресом, або циклом

Нерівноважним процесом називається термодинамічний процес, який представляє собою послідовність станів, серед яких не всі являются рівноважними. У нерівноважному процесі різні частини системи мають різні температури, тиски, щільність, концентрації.

Стан робочого тіла, коли в кожний момент часу параметри тілі однакові по всій товщі називається рівноважним

Процеси, що протікають в прямому (розширення) І зворотно (стиск) напрямах, проходячи через одні й ті самі проміжні стан в протилежній послідовності, називаються оборотними. При цьому в результаті проведення оборотного процесу як робоче тіло, так і навколишнє середовище повинні повернутися в початковий стан без будь-яких змін.

Умови оборотності процесів такі: механічна рівновага, термічна рівновага, відсутність тертя.

Дійсні процеси нерівноважні (протікають з певними швидкостями й з великою різницею температур) і відбуваються при наявності тертя – необоротні.

 

Види термодинамічних процесів:

1. Ізохорний процес: — це термодинамічний процес, який відбувається при сталому об'ємі. v = const

(7.1) - закон Шарля

Робота процесу для 1 кг маси газу згідно з формулою визначається, інтегралом (7.2),але в ізохорному процесі об'єм газу незмінний або зміна об'єму dv=0 і тому l = 0. При ізохорному процесі робота не виконується. Вся кількість тепла іде на підвищення внутрішньої енергії. Для першого закону термодинаміки: , (7.3)

Рис.21 – pv- та Ts-графіки ізохорного процесу

 

Схема наочно показує, що в ізохорному процесі робота не вико­нується; підведене тепло (при нагріванні) йде виключно на зміну внутрішньої енергії або на підвищення температури, а відведення тепла в навколишнє середовище (при охолодженні) відбувається за рахунок зміни внутрішньої енергії або за рахунок зниження тем­ператури газу.

 

2. Ізобарний процес: зміна стану фізичної системи за сталого тиску.

р = const (закон Гей-Люссака)

(7.4)


Рис.22 – pv- та Ts-графіки ізобарного процесу

 

При ізобарному процесі все тепло підведене до робочого тіла іде на збільшення внутрішньої енергії і виконання роботи.

(7.5)

Схема перетворення енергії в ізобарному процесі показує, що в цьому процесі тепло, підведене до газу, затрачається частково на виконання роботи, а частково на зміну внутрішньої енер­гії.

3. Ізотермі́чний проце́с— це термодинамічний процес, який відбувається при сталій температурі. (7.6)

(закон Бойля—Маріотта) (7.7)

Рис.23 – pv- та Ts-графіки ізотермічного процесу

 

 

В ізотермічному процесі зміни внут­рішньої енергії не відбуваються і тепло на ці зміни не витрачається

В ізотермічному процесі все тепло, підведене до газу, витра­чається на здійснення роботи. (7.8)

4. Адіабатний процес - термодинамічний процес, який відбувається у системі за її повної ізоляції, тобто коли між системою та навколишнім середовищем відсутній теплообмін.

Адіабатним називається процес, який від­бувається без теплообміну між газом і навколишнім середовищем. Здійснення такого процесу можна уявити собі в умовах, коли газ знаходиться в посудині або циліндрі, виготовлених з абсолютно нетеплопровідного матеріалу. Але, як відомо, такого матеріалу в при­роді немає, а тому й адіабатних процесів здійснити не можна. Проте, коли процеси відбуваються з великими швидкостями, вони набли­жаються до адіабатних, бо за короткий проміжок часу теплообміну між газом і навколишнім середовищем майже немає. З цих міркувань всі швидкісні процеси вважають адіабатними.

(7.9) де k – показник адіабати <0. Це і є рівняння адіабатного процесу в координатах pv.

(7.10) (при стискуванні робота від’ємна)

 

Рис.24 – pv- та Ts-графіки адіабатного процесу

 

В адіабатному процесі немає теплообміну між газом і навколишнім середовищем робота (при розширенні) виконується за рахунок зменшення внутрішньої енергії газу (на це вказує знак мінус). При адіабатному стиску затрачене тепло, підве­дене з навколишнього середовища, іде на збільшення внутрішньої енергії газу.

 

5. Політропний процес— термодинамічний процес, під час якого питома теплоємність c з газу залишається незмінною

(7.11)

 

n - показник політропи, числове значення якого 0 < n < оо.

Надаючи показнику політропи цілих числових значень, діст'ємо рівняння різних процесів.

Рис.25 – pv- та Ts-графіки політропного процесу

 

Є узагальнюючим процесом для всіх термодинамічних процесів. Надаючи показнику політропи різних числових значень будемо одержувати рівняння різних процесів:

- ізобара (7.12)

- ізотерм (7.13)

 

 

Основні висновки:

Для теоретичного і практичного дослідження взаємного перетворення тепла й механічної енергії важливо вміти аналізувати не загальний процес загального характеру, а ряд окремих випадків, що найчастіше мають місце. До таких процесів належать процеси,в яких один із параметрів газу залишається незмінним (основні термодинамічні процеси), що відображають основні газові закону в графічній інтрепретації в pv- та Ts-координатах. Особливості кожного процесу відображають особливості першого закону термодинаміки стосовно конкретного термодинамічного процесу. Так, наприклад, лише для ізобарного термодинамічного процесу він виконується повно (енергія використовується частково на виконання роботи, а частково на зміну внутрішньої енергії системи), у той час коли, наприклад, для адіабатного процесу робота виконується лише за рахунок використання внутрішньої енергії (відсутність теплообміну).

В реальних умовах жоден технологічний процес роботи теплової або холодильної машини не описується одним термодинамічним процесом – він є послідовним сполученням декількох процесів.


 

Контрольні питання:

1. Визначити поняття «термодинамічний процес», «рівноважний процес», «нерівноважний процес».

2. Пояснити ізохорний термодинамічний процес: закон ідеального газу, графіки, характеристика першого закону термодинаміки для цього процесу.

3. Пояснити ізобарний термодинамічний процес: закон ідеального газу, графіки, характеристика першого закону термодинаміки для цього процесу.

4. Пояснити ізотермічний термодинамічний процес: закон ідеального газу, графіки, характеристика першого закону термодинаміки для цього процесу.

5. Пояснити адіабатний термодинамічний процес: закон ідеального газу, графіки, характеристика першого закону термодинаміки для цього процесу.

6. Пояснити політропний термодинамічний процес.

 

Домашнє завдання:

1. Повторення матеріалу теми за конспектом.

 

Прочитати:

[2] c. 20-25; [4] с. 34-43.


Тема №8

 


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 | 58 | 59 | 60 | 61 | 62 | 63 | 64 | 65 | 66 |

Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.006 сек.)