2014-02-24
434
[1]. c.; [2], c.
В соответствии с решаемой задачей формируется термодинамическая система, представляющая собой совокупность материальных частиц, находящихся в тепловом и механическом взаимодействии между собой, и с окружающей внешней средой. В термодинамике простейшую систему называют рабочим телом. Рабочее тело является необходимым посредником способным воспринимать теплоту (или холод) и совершать работу. Оно может состоять из одного или нескольких различных веществ, называемых компонентами.
Наиболее удобное состояние рабочего тела является газообразное состояние, которое обладает, среди других агрегатных состояний, наибольшей способностью изменять свой объем при нагревании - расширяться и при охлаждении - сжиматься.
Рабочее тело может представлять собой гомогенную (однородную), состоящую из однофазного вещества, имеющего одинаковые физические свойства, и гетерогенную (неоднородную) систему, состоящую из разнофазных веществ, имеющих неодинаковые свойства во всех частях системы.
|
|
|
Свойства газообразных рабочих тел изучаются экспериментально на лабораторных установках и теоретически на основе законов идеального газа.
Если состояние рабочего тела не изменяется во времени, и его одноименные макропараметры имеют одинаковые значения во всех точках занимаемого пространства, такое состояние называется равновесным. В противном случае состояние рабочего тела называют неравновесным.
Макрофизические величины, характеризующие равновесные состояния рабочего тела называются параметрами состояния. К ним относятся: абсолютное давление - Рабс, Па; абсолютная температура- Т, К; удельный объем- υ, м3/кг;
Абсолютное давление – величина, характеризующая среднюю по времени силу, с которой частицы рабочего тела действуют на единицу площади стенки сосуда, в котором заключено рабочее тело. Или согласно молекулярно-кинетической теории газов, давление есть результат ударов молекул о стенки сосуда.
В большинстве случаев давление измеряют барометром, манометром и вакуумметром – соответственно барометрическое, манометрическое (избыточное) и вакуумметрическое давление.
Если абсолютное давление в сосуде больше барометрического «В», то Рабс=В+Рман, а если в сосуде разряжение, то Рабс=В-Рвак.
Различают барометрическое давление при 0о С – Во и действительное давление при t оС, которые связаны соотношением
. (1.1)
Нормальные физические условия: Во=760 мм рт. ст.=101,3 кПа; То=273,15К;
Абсолютная температура - величина пропорциональная средней кинетической энергии частиц (молекул газа), из которых состоит рабочее тело.
Термодинамическая температурная шкала установлена по температуре, при которой лед, вода и пар находятся в равновесии друг с другом, так называемая тройная точка [ ].
|
|
|
Температуре тройной точки химически чистой воды присвоено значение абсолютной температуры 273,16К. Так как эта температура одновременно составляет 0,01оС, а один Кельвин равен одному градусу Цельсия, то начало отсчета по термодинамической температурной шкале соответствует -273,15.
Тогда температура T, выраженная в Кельвинах, связана с t оС, следующим соотношением
, К. (1.2)
Температура тела характеризует его способность к теплообмену с окружающей средой или другими телами, а также позволяет судить о наличии или отсутствии теплового равновесия между телами.
Удельный объем - величина, представляющая собой отношение объема рабочего тела V,м3, к заключенной в нем массе m, кг
, м3/кг (1.3)
В случае замкнутой системы удельный объем изменяется только за счет изменения ее объема. Если удельный объем уменьшается, то система подвергается сжатию(давление при этом может оставаться неизменным),если удельный объем увеличивается, то система расширяется(даже если при этом давление увеличивается).
Величина обратная удельному объему называется плотностью r, кг/м3
, кг/м3 (1.4)
