IV. Адиабатный процесс

Рис. Адиабатный процесс ,

Адиабатный процесс протекает без теплообмена с окружающей средой, при соблюдении условия dq=0. Из выражения () при условии dq=0 следует , т.е. теплоемкость адиабатного процесса с=0. Из () вытекает, что ds=0, s=const Следовательно, в адиабатном процессе энтропия не изменяется. В соответствии с выражением показатель политропы при адиабатном процессе будет равен , который обозначается , как было отмечено выше, и называется показателем адиабаты. Уравнение, описывающее адиабатный процесс, имеет вид p·v^k=const, из которого следует .

Перечень величин при адиабатном процессе должен удовлетворять следующим соотношениям:

; (1.56)

;

; (1.57)

; (1.58)

(1.59)

Du=u₂-u₁=c_v(T₂-T₁); (1.60)

Dh=h₂-h₁=c_p(T₂-T₁); (1.61)

Ds=s₂-s₁=0, т. к. s₂= s₁. (1.62)

Политропные процессы

Рис.

Выше было отмечено, что термодинамические процессы, которые описываются уравнением p×vⁿ=const, называются политропными. В этом уравнении показатель политропы меняется в пределах -¥< n< +¥. Представим объединенную картину линий изопараметрических процессов в pv -, Ts - диаграммах, приняв за начало всех процессов (как в сторону расширения, так и в сторону сжатия) произвольную точку А. На рис. приведены соответственно: изохора (n= ±¥), изобара (n=0), изотерма (n=1), адиабата (n=k). Эти изолинии делят координатную плоскость на 8 областей, в пределах каждой из которых все термодинамические процессы обладают общностью определенных свойств. Все процессы, начинающиеся в точке А и происходящие в областях 1, 2, 3, 4, сопровождаются расширением рабочего тела (dv>0), следовательно, при этом совершается положительная работа δl=p×dv, а процессы, происходящие в областях 5, 6, 7 и 8 (dv<0), имеют отрицательную работу (в этих случаях работа совершается над системой внешними силами).

Процессы, совершающиеся в областях 1, 2, 3 и 8, протекают с подводом теплоты извне (ds>0), а в областях 4, 5, 6 и 7 - с отводом теплоты (ds<0).

Изотерма (n=1) делит рассматриваемое поле координатной плоскости на две части: в областях 1, 2, 7, 8 процессы протекают с повышением температуры (dT>0), а в областях 3, 4, 5, 6 процессы протекают с понижением температуры (dT<0). В области 3 между изотермой (n=1) и адиабатой (n=k) при подводе теплоты (ds>0) происходит падение температуры (dT<0), а при отводе теплоты (ds<0) в области 7 происходит повышение температуры (dT>0).

Все соотношения, вытекающие из уравнений политропных процессов p×vⁿ=const; T×v^n-1=const; Tⁿ×p^1-n=const, должны быть аналогичными соотношениям, вытекающим из соответствующих уравнений адиабатного процесса и получаются путем замены показателя адиабаты k на показатель политропы n. Однако при этом необходимо иметь в виду, что теплоемкость политропного процесса определяется по формуле , а также теплота, участвующая в процессе, в этом случае определяется исходя из уравнения первого закона термодинамики