Работа газа при неравновесном процессе

Будем снимать с поршня dG (бесконечно малый груз), давление газа уменьшается на dp, поршень плавно поднимется.

Если же снимать грузы , то давление будет меняться скачком на .

1-2 – равновесный процесс

- неравновесный процесс расширения.

Из графика видно:

1. В процессе расширения работа неравновесного процесса меньше чем равновесного.

2. Максимальная работа расширения получается при равновесном процессе.

Следствие: При расширении в вакууме

3. В процессе сжатия , т.к. при этом

4. Рассмотренный случай расширения доказывает необратимость неравновесного процесса, т.е. работы неравновесного расширения недостаточно для сжатия рабочего тела до исходной точки 1.

1.8. Исследование газовых процессов.

Изохорный, изобарный, изотермический, адиабатный, политропный.

В каждом процессе один из параметров состояния постоянный (const).

1. Изохорный процесс:

; Уравнение состояния идеального газа для 1 и 2 го состояний:

Рис. Изохора

поделим

Работа при неизменяемом объёме равна нулю

При этом все тепло идет на изменение внутренней энергии .

Из уравнения (1) при постоянном объеме изменение энтропии может

быть вычислено :

2. Изобарный процесс: Для двух состояний идеального газа:

Работа при изобарном процессе:

При приращении температуры на 1 градус работа равна газовой постоянной:

По физическому смыслу газовая постоянная R есть работа расширения газа в обратимом процессе при постоянном давлении и при нагревании газа на 1^°

- уравнение Майера

Из уравнения (1) и соотношения (2):

Следует, что энтропия в изобарном процессе может быть вычислена:

< т.к. <

При этом в координатах t-s изохора проходит круче изобары (см. рис.).

3. Изотермический процесс:

Равнобочная гипербола (снова строчные символы)

- для 1 процесса - текущее значение

Изменение энтропии

4. Адиабатный процесс: - без теплообмена c внешней средой

Работа расширения за счет изменения внутренней энергии

Используя (1) выведем уравнение адиабаты в

k – показатель адиабаты

Неравнобочная гипербола

Соотношения между параметрами состояния и работой газа в адиабатном процессе.

p и V

(1)

(2)

T и V

(3)

(4) – из (1) и (3)

T и p

(5) – из (2) и (3)

Изменение внутренней энергии газа:

(6)

Работа газа:

(7)

подставляем в (7)

- подставим (4)

Пример: Воздух адиабатно расширяется от 780° до 200° С. Определить D U; l. Показать график процесса D U в диаграмме T-S.

или