ИЗОТЕРМИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС
Процесс, протекающий при постоянной температуре рабочего тела, называется изотермическим. Он возможен, например, в цилиндре поршневой машины, если по мере подвода теплоты к рабочему телу поршень перемещается, увеличивая при этом объем настолько, что температура остается неизменной. График изотермического процесса pv- и Ts-диаграмм называется изотермой. Уравнение изотермического процесса может быть получено из уравнения Клапейрона, если принять температуру постоянной (T = idem): согласно (1.73) изотермический процесс в рv-диаграмм (рис. 1.9) изображается в виде равнобокой гиперболы, рас положенной симметрично относительно координатных осей. Из уравнения (1.73) следует: 1аким образом, при постоянной температуре рабочего тела давление изменяется обратно пропорционально его удельному объему. Работа расширения газа l (см. рис. 1.9, а) графически изображается площадью, ограниченной линией процесса (1 - 2 расширение,1 - 2' - сжатие) и осью абсцисс.
Формула для подсчета работы расширения l 1 кг газа в изотермическом процессе может быть записана в следующем виде: Для G (кг) газа формула (1.76) приобретает вид Изменение внутренней энергии в изотермическом процессе идеального газа так как T = T = idem. Количество теплоты q, сообщенной газу в данном процессе, определяется из выражения первого закона термодинамики с учетом формул (1.76) и (1.77): Следовательно, в изотермическом процессе вся теплота, сообщаемая газу, расходуется полностью на работу расширения. Изменение энтальпии (Δh = h – h ) идеального газа в изотермическом процессе с учетом формулы (1.69) равно нулю: В Ts-диаграмме (см. рис. 1.9, б) изотерма изображается горизонтальной линией относительно оси абсцисс, подводимая теплота (+ q) ~ площадью 1, 2, , а отводимая теплота (- q) - площадью 1, Изменение удельной энтропии в изотермическом процессе подсчитывают по уравнению АДИАБАТНЫЙ ПРОЦЕСС Адиабатным называется процесс, который осуществляется без теплообмена между газом и внешней средой (q = 0). Практическое использование этот процесс находит в соплах паровых турбин, реактивных двигателей и в других случаях, когда газ движется с высокими скоростями. Уравнение адиабаты имеет вид где k = С /C - показатель адиабаты (для одноатомных газов k = 1,67, для двухатомных k = 1,41, для трех- и более атомных газов k = 1,29). Практически адиабатный процесс можно осуществить при расширении или сжатии газа в цилиндре, стенки которого не проводят теплоты, или при протекании процесса настолько быстро (мгновенно), что теплообмен между рабочим телом и окружающей (внешней) средой не успевает произойти. В jou-диаграмме (рис. 1.10, а) адиабата изображается неравнобокой гиперболой. Из сравнения адиабаты и изотермы видно, что давление в адиабатном процессе изменяется быстрее, чем в изотермическом. Связь между параметрами состояния рабочего тела в адиабатном процессе устанавливается из уравнения (1.82): Изменение внутренней энергии рабочего тела определяют по выражению Работа расширения / газа в адиабатном процессе может быть найдена из выражения первого закона термодинамики:
Отсюда
Так как согласно (1.36) C = R/(k – 1), то Следовательно, в адиабатном процессе расширения работа совершается за счет уменьшения внутренней энергии газа, т.е. Т2 < T1 В обратном процессе сжатия работа, совершаемая внешней средой над газом, идет на увеличение внутренней энергии рабочего тела, повышение его температуры. Работа расширения газа - положительная (+ l) работа сжатия – отрицательная (- l). ПОЛИТРОПНЫЙ ПРОЦЕСС Во всех реальных тепловых машинах (двигателях внутреннего сгорания - ДВС, компрессорах, газотурбинных установках и т.д.) процессы сжатия рабочего тела (газа), горения топлива, расширения рабочего тела являются политропными. Политропный процесс обратимый и выражается уравнением где показатель п может принимать любое значение от - ∞ до + ∞. Для каждого процесса показатель п - величина постоянная. Все описанные ранее процессы (изохорный, изобарный, изотермический и адиабатный) являются частными случаями политропного процесса с показателями политропы п соответственно ± ∞; 0; 1; k. Поскольку уравнение политропного процесса (pv = idem) совпадает по форме с уравнением адиабатного процесса (pv = idem), то связь между параметрами состояния газа в политропном процессе может быть выражена формулами, аналогичными формуле (1.83): То же самое относится и к выражению для работы расширения l в политропном процессе: Изменение внутренней энергии в политропном процессе определяется общим выражением Количество теплоты в процессе может быть вычислено на основании первого закона термодинамики: Чтобы подсчитать теплоемкость газа (рабочего тела) в политропном процессе с , используют формулу С учетом формулы (1.92) выражение принимает вид Изменение энтропии в политропном процессе может быть найдено из выражения
Популярное: Как построить свою речь (словесное оформление):
При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (1105)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |