Уравнение состояния и термодинамический процесс

Параметры состояния

Величины, которые характеризуют физическое состояние тела называются термодинамическими параметрами состояния. Такими параметрами являются удельный объем, абсолютное давление, абсолютная температура, внутренняя энергия, энтальпия, энтропия, концентрация, теплоемкость и т.д. При отсутствии внешних силовых полей (гравитационного, электромагнитного и др.) термодинамическое состояние однофазного тела можно однозначно определить 3-мя основными параметрами сотояния – уд. объемом (v), температурой (Т), давлением (Р).

Удельный объем – величина, определяемая отношением объема вещества к его массе.

v = V / m, [м3/кг], (1.1)

Плотность вещества – величина, определяемая отношением массы к объему вещества.

ρ = m / V, [кг/м3], (1.2)

v = 1 / ρ; ρ = 1 / v; v • ρ = 1. (1.3)

Давление – с точки зрения молекулярно-кинетической теории есть средний результат ударов молекул газа, находящихся в непрерывном хаотическом движении, о стенку сосуда, в котором заключен газ.

Р = F / S; [Па] = [Н/м2] (1.4)

Внесистемные единицы давления:

1 кгс/м2 = 9,81 Па = 1 мм.водн.ст.

1 ат. (техн.атмосфера) = 1 кгс/см2 = 98,1 кПа.

1 атм. (физическая атмосфера) = 101,325 кПа = 760 мм.рт.ст.

1 ат. = 0,968 атм.

1 мм.рт.ст. = 133,32 Па.

1 бар = 0,1 МПа = 100 кПа = 105 Па.

Различают избыточное и абсолютное давление.

Избыточное давление (Ри)– разность между давлением жидкости или газа и давлением окружающей среды.

Абсолютное давление (Р)– давление отсчитываемое от абсолютного нуля давления или от абсолютного вакуума. Это давление является термодинамическим параметром состояния.

Абсолютное давление определяется:

- при давлении сосуда больше атмосферного:

Р = Ри + Ро ; (1.5)

- при давлении сосуда меньше атмосферного:

Р = Ро - Рв ; (1.6)

где Ро – атмосферное давление; Рв – вакуумметрическое давление.

Температура –, представляет собой меру средней кинетической энергии поступательного движения его молекул и характеризует степень нагретости тел. Чем больше средняя скорость движения, тем выше температура тела.

За термодинамическим параметр состояния системы принимают термодинамическую температуру (Т), т.е. абсолютную температуру. Она всегда положительна, При температуре абсолютного нуля (Т=0) тепловые движения прекращаются и эта температура является началом отсчета абсолютной температуры.

Основные термодинамическим параметры состояния Р, v, Т однородного тела зависят друг от друга и взаимно связаны между собой математическим уравнением,

f (Р, v, Т) = 0. (1.7)

который называется уравнением состояния:

Равновесным состоянием называется состояние тела, при котором во всех его точках объема Р, v и Т и все другие физические свойства одинаковы.

Совокупность изменений состояния термодинамическим системы при переходе из одного состояния в другое называется термодинамическим процессом. Т/д процессы бывают равновесные и неравновесные. Если процес проходит через равновесные состояния, то он называется равновесным. В реальных случаях все процессы являются неравновесными.

Если при любом термодинамическим процессе изменение параметра состояния не зависит от вида процесса, а определяется начальным и конечным состоянием, то параметры состояния называются функцией состояния. Такими параметрами являются внутренняя энергия, энтальпия, энтропия и т.д.

Интенсивные параметры – это параметры не зависящие от массы системы (давление, температура).

Аддитивные (экстенсивные) параметры – параметры, значения которых пропорциональны массе системы (Объем, энергия, энтропия и т.д.).


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



double arrow
Сейчас читают про: