Теплота і робота

Існує дві форми передачі енергії у процесі від одного тіла до іншого. Перший спосіб передачі енергії реалізується при безпосередньому контакті двох тіл з різними температурами. Кількість енергії, яка передається таким способом називається теплотою або кількістю теплоти. Отже, теплота виникає лише при наявності найменшої різниці температур в різних точках тіла або між тілами.

Звідси теплота не є повним диференціалом, оскільки не має конкретного числового значення на наступному моменті часу, є лише кількість теплоти, що передається за якийсь проміжок часу.

Теплота—Q [Дж], питома q [Дж/кг]. Підраховують за формулою

де теплоємність робочого тіла в даному термодинамічному процесі, Дж/(кг·К).

Для термодинамічного аналізу циклів теплових машин користуються TS-діаграмою. Зручність користування полягає в тому, що площа фігури, яка обмежена ділянкою процеса і віссю абсцис еквівалентна кількості підведеної або відведеної теплоти.

Друга форма передачі енергії реалізується з наявністю силових полів або зовнішнього тиску. Для передачі енергії тіло повинно або пересуватись в силовому полі або змінювати свій об’єм під дією зовнішнього тиску. Такий спосіб передачі енергії називається роботою і позначається L [Дж], питома l [Дж/кг]. В технічній термодинаміці роботу підраховують за формулою

і називають „зовнішня корисна робота”.

Розрізняють також роботу, що затрачується із зовні на привід термодинамічної системи. Її позначають , і по відношенню до термодинамічної системи вона є від’ємною

Цю роботу підраховують для розрахунку процесів роботи компресорів, холодильних машин. Робота, як і теплота, не є величиною повним диференціалом, оскільки виникає лише при наявності зміни об’єму.

Для термодинамічного аналізу циклів теплових машин поруч з TS-діаграмою застосовують pV-діаграму зміни стану робочого тіла в процесі роботи машин. Зручність користування полягає в тому, що зовнішня корисна робота еквівалентна площі фігури, обмеженої ділянкою процеса і віссю абсцис, а робота підведена із ззовні еквівалентна площі фігури обмеженій ділянкою процесу і віссю ординат.

Аналіз одного і того ж циклу даної теплової машини одночасно проводиться за допомогою PV i TS-діаграм. Цикли мають різну геометричну форму, оскільки це різні системи координат.