Изохорный процесс – это процесс сообщения или отнятия теплоты от газа при постоянном объеме v=const.
Этот процесс используется как подготовительный процесс в циклах.
Соотношение между параметрами для конечного участка процесса 1-2 определяется законом Шарля: , который следует из уравнений состояния для точек 1 и 2: и при .
Поскольку работа расширения в этом процессе равна нулю: , т.к. , то из уравнения 1-го закона термодинамики следует, что:
.
Таким образом, подведенная к газу в изохорном процессе теплота целиком идет на увеличение его внутренней энергии. Для ТП коэффициент распределения теплоты , теплоемкость и показатель политропы:
.
График распределения энергетических составляющих уравнения 1-го закона термодинамики в изохорном процессе имеет вид:
Изобарный процесс – это процесс сообщения или отнятия теплоты от газа при постоянном давлении р=const.
Соотношение между параметрами в процессе р=const: - закон Гей-Люссака, т.к.: , и .
Работа расширения . Т.к. , то .
Следовательно, удельная газовая постоянная R - это работа, совершаемая 1кг газа в процессе p=const при его нагревании на один градус. Размерность R: Дж/кгК. Уравнение 1-го закона термодинамики в этом случае имеем вид:
|
|
.
Таким образом, вся теплота, подведенная к газу в изобарном процессе, расходуется на увеличение его энтальпии.
Коэффициент распределения теплоты в процессе р=const равен:
, .
Теплоемкость с=ср и показатель политропы
.
График распределения энергетических составляющих 1-го закона термодинамики в изобарном процессе имеет вид:
В T-s координатах взаимное положение изобары и изохоры имеет вид:
, , т.е. изобара более пологая логарифмическая кривая в T-s координатах, чем изохора.
Изотермический процесс – это процесс сообщения или отнятия теплоты от газа при постоянной температуре
При Т=const из уравнения состояния имеем: - это уравнение изотермического процесса является уравнением равнобокой гиперболы.
Тогда , и - закон Бойля-Мариотта.
Из уравнения 1-го закона термодинамики при имеем:
и q=l, т.е. вся теплота, сообщаемая газу в изотермическом процессе, целиком идет на работу расширения газа.
Изменение энтальпии в процессе T=const равно:
.
Работа расширения .
Коэффициент распределения теплоты
.
Тогда теплоемкость и показатель политропы для процесса T=const будет равен , т.е. .
График распределения энергии в процессе T=const имеет вид:
Адиабатный процесс – это процесс, протекающий без внешнего теплообмена, т.е. q =0 и (на конечном и бесконечно малом участке процесса).
Если записать для этого случая уравнения 1-го закона термодинамики в виде:
|
|
1. или ,
2. или , то после деления (1) на (2) получим:
- показатель адиабаты.
Тогда после интегрирования выражения для конечного процесса 1-2 будем иметь , или - это есть уравнение адиабатного процесса в p-v -координатах, которое является уравнением неравнобокой гиперболы.
, т.к. Т , то ds =0 и s=const. Таким образом, адиабатный процесс с идеальным газом есть изоэнтропийный процесс.
Соотношения между параметрами состояния в этом процессе:
и , а график распределения энергии в процессе имеет вид:
Из уравнения 1-го закона термодинамики следует, что , т.е. . Таким образом, работа расширения в адиабатном процессе совершается за счет уменьшения внутренней энергии газа, а его температура уменьшается .
Работа расширения по аналогии с политропным процессом будет равна:
,
или .
Коэффициент распределения теплоты в процессе q =0:
, а теплоемкость адиабатного процесса .
Показатель адиабаты для одноатомных газов равен к =1,66, для двухатомных к =1,4 и для трехатомных к =1,3.