12. Работа в термодинамических процессах простых тел (изобара, изохора, изотерма и адиабата)

Удельная термодинамическая и потенциальная работы в изобарном процессе определяются из соотношений

Для идеального газа

В изохорном процессе определяются из соотношений

Для идеального газа

В изопотенциальном процессе определяются из следующих соотношений:

Поэтому, в изопотенциальном процессе численные значения термодинамической и потенциальной работ равны между собой.

Для идеального газа pv=RT=idem

изотермический:

Выражения конечных (интегральных) величин термодинамической и потенциальных работ в политропных процессах можно получить при сопоставлении их элементарных значений: ;  .

После подстановки выражения для показателя политропы

, или .

Интегрируя последнее выражение с учетом того, что процесс подчиняется уравнению политропы с постоянным показателем (n=idem), получаем следующее соотношение для определения удельной термодинамической работы в конечном процессе (1-2)

.

13. Теплообмен в термодинамических процессах простых тел (изобара, изохора, изотерма и адиабата)

Теплообмен в любом термодинамическом процессе изменения состояния простых тел может быть выражен в зависимости от величины термодинамической или потенциальной работы процесса. При этом термодинамический процесс в общем случае рассматривается как политропа с переменным показателем.

Расчетное выражения теплообмена для простых тел выводится на основе рассмотрения выражения первого начала термодинамики

Количество теплоты, подведенной к рабочему телу или отведенной от него в изобарном процессе, определяется из выражения первого начала термодинамики

Для идеального газа

Изохорный процесс:

Для идеального газа

Количество теплоты, подведенной к рабочему телу или отведенной от него в изопотенциальном процессе определяется из выражения первого начала термодинамики по балансу рабочего тела

Для идеалного газа du=0; dh=0

Адиабатный процесс - термодинамический процесс изменения состояния системы, при котором отсутствует теплообмен и в силу обратимости процесса энтропия остается величиной постоянной.

Удельная внутренняя энергия для простых тел может быть представлена в виде функции любых двух независимых параметров состояния. Примем, что u =и (p, v). Тогда дифференциал внутренней энергии запишется в следующем виде:

. или .

Пусть ; , тогда

. =>

1. Изоэнергетический процесс (u = idem, du = 0). Для этого процесса показатель политропы принимает значение n = n_u.

Так как в изоэнергетическом процессе , то

2. Адиабатный процесс ( q = 0). n = k (показателем адиабаты).

В адиабатном процессе , => .

, .

С учетом полученных соотношений для определения a_v и a_p, находим выражения для расчета удельных значений изменения внутренней энергии и теплообмена в элементарном процессе:

, .

Соотношения для расчета удельных значений изменения внутренней энергии и теплообмена в конечном процессе имеют следующий вид:

, .