Термодинамические процессы идеальных газов

Программа

Классификация термодинамических процессов, изменения состояния рабочих тел. Общая схема исследования термодинамических процессов. Аналитическое исследование изохорного, изобарного, изотермического, адиабатного и политропного процесса, их графическое изображение в p-v и Т-s диаграммах. Обратимые и необратимые термодинамические процессы.

Методические указания. Материал этой темы является основой для усвоения и понимания особенностей работы различных тепловых машин.

В термодинамике переход рабочего тела из одного равновесного состояния в другое совершается в обратимом термодинамическом процессе. Определенная последовательность термодинамических процессов, в результате которой рабочее тело возвращается в первоначальное состояние, называется термодинамическим циклом.

Общая схема исследования термодинамических процессов состоит из нескольких этапов: 1 - запись (вывод) уравнение процесса; 2 - характер изменения основных параметров рабочего тела; 3 - анализ особенностей энергообмена в процессе; 4 - определение теплоты и работы (q, l); 5 - определение изменения объема рабочего тела;6 - определение изменения калорических параметров рабочего тела (Du, Di, Ds);7 - графическое изображение процесса в рабочей и тепловой диаграммах.

Для успешного усвоения этой темы необходимо помнить об общих и особых моментах в аналитических зависимостях показателей процессов. Некоторые из них:

• уравнение процесса записывается через основные или калорические параметры состояния рабочего тела;

• изменения основных параметров определяется уравнением с неизменным состоянием для всякой (начальной и конечной) точки процесса;

• исходя из уравнения первого закона термодинамики dq = du + dl, возможны четыре особенности энергообмена - когда есть все три составляющие этого закона, и когда любое из трех равна нулю;

• удельная теплота процесса q определяется через произведение теплоемкости рабочего тела в этом процессе на разницу (изменение) температуры q_i = c_i ´ D T;

• изменения удельной внутренней энергии и удельной энтальпии рабочего тела не зависят от характера процесса и в любом процессе определяется по формулам:

D u = c_v ´D T, D i = c_p ´D T;

• изменениеудельной энтропии рабочего тела в процессе (за исключением изотермического процесса) определяется, как произведение теплоемкости в этом процессе на разницу натуральных логарифмов (логарифм отношения) конечной и начальной температуры: D s = c_i ´ ln (T₂ /T₁).