Теплотехника теплотехника

Составитель Бадах Вячеслав Фёдорович весна 2013.

Если , тоad=bc. =.

Если , то . .

1.Основные понятия и определения

Термодинамика рассматривает закономерности взаимного превращения двух форм существования энергии: в виде работы и в виде теплоты.

Под рабочим телом понимают вещество, с помощью которого в тепловых машинах реализуются рабочие процессы.

Мера измерения количества вещества - моль. 1 моль = 6,02210²³ штук молекул.

Число Авагадро N_А=6,02210²³ - число молекул в одном моле вещества.

Молярная масса вещества – масса одного моля вещества:

Водород H₂ 2;

Азот N₂ 28;

Воздух 29;

Кислород O₂ 32

Диоксид углерода CO₂ 44;

Диоксид серы SO₂ 64.

Давление – с точки зрения молекулярно-кинетической теории есть средний результат ударов молекул газа, находящихся в непрерывном хаотическом движении, о стенку сосуда, в котором заключен газ.

Давление измеряется в паскалях 1Па = 1. 1МПа = 10⁶Па.

Температура – физическая величина, характеризующая интенсивность теплового движения молекул и пропорциональная средней кинетической энергии поступательного движения молекул.

Температура измеряется в градусах Кельвина Т = t + 273,15 .

Удельный объем – отношение объема вещества к его массе , .

Абсолютное давление p, удельный объем v и абсолютная температура Т однозначно определяют термодинамическое состояние однофазного тела и называются термодинамическими параметрами состояния.

Уравнение состояния идеального газа Клапейрона – Менделеева:

(1.1),

где р – давление, Па, - удельный объем , R_μ =- газовая постоянная данного газа,,R_o = 8,314 -универсальная газовая постоянная.

Например, для кислорода ==. (1.2)

Уравнение состояния содержит три параметра: давление, удельный объём и температуру. Два из них независимы, а третий определяется по уравнению (1.1).

Для любого процесса 1-2:, p₁v₁=R_μT₁,

p₂v₂=R_μT₂.

Разделив левую часть первого уравнения на левую часть второго уравнения, а правую часть первого уравнения на правую часть второго уравнения и сократив R_μ, получим: (1.3)

Смесь идеальных газов Под газовой смесью понимается смесь отдельных газов, не вступающих между собой ни в какие химические реакции. Каждый газ (компонент) в смеси независимо от других газов полностью сохраняет все свои свойства и ведет себя так, как если бы он один занимал весь объем смеси.

Парциальное давление – это давление, которое имел бы каждый газ, входящий в состав смеси, если бы этот газ находился один в том же количестве, в том же объеме и при той же температуре, что и в смеси.

Закону Дальтона: Общее давление смеси газов равно сумме парциальных давлений отдельных газов, составляющих смесь.

р_см = р₁ + р₂ + р₃ + . . .р_n = ∑ р_i , (1.4)

где р₁ , р₂ , р₃ . . .р_n – парциальные давления.

Состав смеси задается долями объемными r_i = и массовыми g_i = .

где V_i;V_см–объемы компонентов и смеси; m_i;m_см–массы компонентов и смеси;.

Так как V₁ +V₂ = V_см и m₁ + m₂ = m_см , то r₁ + r₂ = 1 , g₁ + g₂ = 1. .

Молярная масса смеси: μ_см = μ₁ r₁ + μ₂ r₂. μ_см =

где: μ₁ , μ₂, μ_см – молярные массы компонентов и смеси.

Связь между объемными и массовыми долями: g₁ = r₁∙;g₂ = r₂∙.

Теплоемкость газа. Теплоёмкостью тела называется количество теплоты, необходимое для изменения его температуры на 1 К.

Истинная теплоемкость рабочего тела определяется отношением количества подведенной (отведенной) к рабочему телу теплоты в данном термодинамическом процессе к вызванному этим изменениям температуры тела: c = (1.5)

q = = c_cp. (1.6)

Различают следующие удельные теплоемкости: массовую: c = ;

молярную: μc = , где – количества вещества [кмоль];

объемную: c = . Связь между этими теплоемкостями:

где – плотность вещества,– молярная (молекулярная) масса, [кг/кмоль].

Различают теплоемкости при постоянном давлении c_p = и при постоянном объеме = .

Связь между изобарной и изохорной теплоемкостями дается уравнением Майера: Для идеальных газов с_р - с_v = R_µ. Для реальных газов с_р - с_v > R_µ.

Показатель адиабаты k = . Для одноатомных rазов k =1,67, для двухатомных k =1,40, для трехатомных и более k =1,33.