3.Термодинамическая и потенциальные работы, координаты p-V

Рис. 1.1.Термодинамическая работа обратимого изменения объема

Удельная элементарная термодинамическая работа обратимого изменения объема (Дж/кг) определяется: . (1.1)

Поскольку термодинамическая работа зависит от пути (вида) процесса, для вычисления интегральных значений полной (), или удельной () работы должны быть заданы уравнения процессов изменения состояния тела в форме, либо его графическое изображение в диаграммах состоянияр–V(v).

Как следует из соотношений (1.1), работа определяется площадью под кривой процесса независимо от вида рабочего тела и его свойств (рис. 1.1). В силу этого координаты р–V и р–v называются универсальными координатами работы.

В частном случае для изобарного процесса (p = idem) интегральные значения полной и удельной термодинамической работы определяются по следующим соотношениям: L_1,2 = = ;l_1,2 = = .

Работа расширения считается положительной (,), а работа сжатия – отрицательной ().

Эффективная работа реального процесса равна разности обратимой работы изменения объемаи работы необратимых потерь:.

Необратимые потери термодинамической работы () превращается в теплоту внутреннего теплообмена (), как и у потенциальной.

Потенциальная (техническая) работа

Потенциальная работа - работа по перемещению сплошных масс (газа, пара или жидкости) из области одного давления (p₁) в область другого давления (p₂), т.е. потенциальная работа - это работа обратимого изменения давления.

Элементарная потенциальная работа простого тела определяется из соотношения . (1.5)

Удельная потенциальная работа в элементарном процессе определяется по формуле . (1.6)

Для определения интегральных значений полной () или удельной () работы надо знать уравнение процесса изменения состояния рабочего телаили его графическое изображение в диаграммах состоянияр–V или р–v.

Как следует из соотношений, работа определяется в кооординатах р–V площадью независимо от вида рабочего тела и его свойств.

Рис. 1.2. Потенциальная работа обратимого изменения давления

В частном случае для изохорного процесса (v = idem) интегральные значения полной и удельной потенциальной работы определяются по следующим соотношениям: ; . (1.7)

Потенциальная работа (+) при снижении давления () и (-) – ().

Потенциальная работа в обратимом процессе () есть сумма эффективной работыи необратимых потерь работы:=+.

Эффективная т/д работа () простого тела в замкнутом пространстве и эффективная потенциальная работа () потока передаются внешней системе (или) и используются для изменения энергии внешнего положения тела (dE_cz): =+ dE_cz; =+ dE_cz .

В условиях механических процессов (dE_cz=Gc_Еdc_Е+Ggdz) уравнение распределения термодинамической и потенциальной работ формулируется :

; ,

где c_E – скорость движения тела, dz – изменение высоты центра тяжести тела в поле тяготения.