ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА. РАБОЧЕЕ ТЕЛО. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ СОСТОЯ НИЯ РАБОЧЕГО ТЕЛА
Термодинамическая система представляет собой совокупность материальных тел, находящихся в механическом и тепловом взаимодействии друг с другом и с окружающими телами. Термодинамическая система, которая не обменивается с внешней средой ни энергией, ни веществом, называется изолированной или замкнутой. Объектом изучения в технической термодинамике служит вещество (пар, газ, продукты сгорания и т.п.), называемое рабочим телом. Термодинамическая система характеризуется рядом физических величин, позволяющих определять ее состояние при взаимодействии с окружающей средой. Физические величины, значения которых однозначно определяют состояние термодинамической системы, называются параметрами состояния. Основные из них — давление, температура и удельный объем. Эти параметры устанавливают состояние рабочего тела в том случае, когда они в любой момент времени по всей массе будут иметь одно и то же значение. Состояние рабочего тела при этом называется равновесным. Для равновесия термодинамической системы во всех ее точках должны быть одинаковые давление и температура. Всякая изолированная термодинамическая система с течением времени приходит в равновесие, которое остается далее неизменным, и вывести систему из такого состояния можно только внешним воздействием. Методы термодинамики применимы только для равновесных систем, так как при отсутствии равновесия зависимость параметров состояния от времени и от положения точки внутри системы очень сложна. Рассмотрим кратко основные параметры состояния. Давление р обусловлено взаимодействием молекул рабочего тела с поверхностью и численно равно силе, действующей по нормали на единицу площади поверхности тела. применяют производные единицы: килопаскаль (1 кПа = 103 Па), мегапаскаль (1 МПа = 106 Па), а также внесистемную единицу - бар. Между указанными единицами существует такое соотношение: 1 бар = 105 Па = 102 кПа = 0,1 МПа. В технике применяют и внесистемную единицу измерения давления - техническую атмосферу: это действие 1 килограмм-силы (кгс) на площадь 1 см2: 1 ат = 1 кг/см2 = 104 кгс/м2. Так как 1 Н — это сила, сообщающая массе 1 кг ускорение 1 м/ с2, а килограмм-сила придает той же массе ускорение 9,81 м/с2, то отсюда вытекает соотношение 1 кгс/м2 = 9,81 Па. Очевидно, что 1Па = 0,101927 кгс/м2 » 0,102 кгс/м2 » 1,02 • 105 aT. На практике давление может быть измерено в единицах высоты столба жидкости: 1 мм рт.ст. » 133 Па; 1 мм вод. ст. » 9,807 Па. Давление атмосферного воздуха измеряется барометром и называется барометрическим или атмосферным (Pатм ). Давление газа выше атмосферного измеряется манометром. Называется оно избыточным или манометрическим (Pизб). Избыточное и вакуумметрическое давления не являются параметрами состояния, так как зависят от атмосферного давления. Параметр состояния - это абсолютное давление Pабс (рис. 1.2). На основании изложенного выше можно сделать вывод:
При измерении давления показания ртутных приборов изменяются в зависимости от температуры ртути. Поэтому показания барометра, манометра, вакуумметра, измеренные высотой ртутного столба, необходимо привести к 0 °C по уравнению где р° - показание прибора, приведенное к 0°C; pt - показание прибора при температуре t, °C; 0,000172 - коэффициент объемного расширения ртути. Температура Т есть мера интенсивности теплового движения молекул вещества. В лабораторных и промышленных условиях температуру измеряют жидкостными термометрами, пирометрами, термопарами и другими приборами. В системе СИ за единицу температуры принят Кельвин (К); на практике широко применяют градус Цельсия (°C). Соотношение между ними имеет вид Удельный объем и - это объем единицы массы вещества. Если однородное тело массой М занимает объем V, то по определению Удельный объем вещества обратно пропорционален его плотности р. Для сравнения величин, характеризующих системы в одинаковых состояниях, вводится понятие "нормальные условия": физические р = 760 мм рт. ст. = 101,325 кПа; Т =273,15 К; технические р = 735,6мм рт. ст. = 98 кПа; t = 15 0С. Пример. Давления 100 мм рт. ст. и 100 мм вод.ст., взятые при температуре 0 °C, выразить в Паскалях. Решение. При принятой температуре плотность ртути р = 13595 кг/м3. Плотность воды р = 1000 кг/м3. Ускорение свободного падения g = 9,81 м/с2. Так как р = hpg, то имеем: 100 мм рт. ст. р = 0,1 • 13 595•9,81 = 13 330 Па; 100 мм вод. ст. р = 0,1 • 1000 • 9,81 = 981 Па.
Популярное: Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ... Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы... Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... Почему стероиды повышают давление?: Основных причин три... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (779)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |