Политропный процесс.
Политропным называется процесс, в котором удельная теплоёмкость газа остаётся постоянной, т.е. c = const.
Уравнение политропного процесса (политропы): pvn= const (3.3)
где
коэффициент n
=
называется показателем политропы.
Теплоёмкость
в политропном процессе c
= cv
Политропный процесс есть обобщенный случай всех рассмотренных выше изопроцессов:
при n = 0 p = const – изобарный процесс;
при n = 1 pv = const – изотермический процесс;
при n = k pvк = const – адиабатный процесс;
при n
=
v
= const – изохорный процесс.
Вопросы тестов
1.Процесс 1 на графике, называется изохорным.
2.Процесс 3 на графике, называется адиабатным.
3.Процесс 4 на графике, называется изотермическим.
4.Изобарному процессу соответствует показатель политропы, равный 0.
5.Изохорному
процессу соответствует показатель
политропы, равный ±
.
4. Второй закон термодинамики
В 1824 году французский инженер Сади Карно опубликовал «Размышление о движущей силе огня и о машинах, способных развить эту силу». Карно предложил идеальную тепловую машину, рабочий цикл которой состоит из двух изотерм и двух адиабат, ввёл понятие КПД тепловой машины и определил пути его увеличения.
Рис.4.1. Обратимый цикл Карно в p,υ- и T,s- диаграммах.
Основной характеристикой
любого цикла является термический
коэффициент полезного
действия (КПД):
ηt
=
=
= 1 –
,
(4.1)
Для цикла Карно КПД равен:
ηtк
=
=
= 1 –
.
(4.2)
Из формулы (4.2) следует, что ηtк зависит исключительно от температур источника и холодильника и 0 < ηt < 1.
Второе начало термодинамики (формулировка В. Оствальда): «Невозможно осуществить вечный двигатель, который мог бы работать при наличии только одного источника теплоты».
Если осуществить обратный цикл Карно, т. е. вести процессы в обратном направлении, то на это потребуется затрата работы извне. Такой обратный цикл Карно является идеальным циклом для холодильных установок и тепловых насосов..
Показателем энергетической
эффективности холодильных установок
служит холодильный коэффициент ε,
представляющий собой отношение удельной
холодопроизводительности к внешней
работе А цикла, т.е. ε=
=
=
(4.3)
Вопросы тестов
1.Двигатель,
который позволял бы получать работу
без энергетических затрат, называется
вечным
двигателем первого рода.
2.Эффективность цикла, представленного на графике, оценивается ηt.
3.Площадь цикла 1a2b1, изображенного на рисунке, эквивалентна преобразуемой в работу теплоте.
9.Площадь цикла 1a2b1, изображенного на рисунке, эквивалентна работе, совершаемой рабочим телом.
5.Влажный воздух
Влажным воздухом называется механическая смесь сухого воздуха и водяного пара. Состояние влажного воздуха описывается уравнением Клапейрона – Менделеева.
Влагосодержание d измеряется в г влаги на 1 кг сухой части влажного воздуха.
Масса пара в 1м3 влажного воздуха, численно равная плотности пара ρп при парциальном давлении рп, называется абсолютной влажностью.
Относительная влажность φ (в %) - это отношение влагосодержания при данном состоянии (d) к влагосодержанию при полном насыщении (dн) при тех же значениях температуры и давления: φ = d/dн= ρп/ρs= рП / рs
Для сухого воздуха φ = 0, для ненасыщенного φ < 1, для насыщенного φ = 1(100%).
Энтальпия
представляет собой полную энергию тела
- сумму внутренней энергии u
и
потенциальной
энергии давления
pv:
h
= u+pv
.
(5.1)
∆h= сp (Т2-Т1).
Так как в расчётах важно
изменение энтальпии, то знания абсолютных
значений не требуется. В связи с этим
принято h
= 0 при t
= 0
.
Результаты расчёта изменения состояния атмосферного воздуха приведены на диаграмме состояния влажного воздуха (H-d – диаграмме), предложеной профессором Л.К. Рамзиным в 1918 году.
На Hd –диаграмме по горизонтальной оси откладывается влагосодержание воздуха d (в г на 1 кг сухого воздуха), по вертикальной оси – температура в оС. Под углом наискосок проходят линии равных энтальпий H (кДж/кг) - изоэнтальпы.
На диаграмме нанесены также расходящиеся веером кривые относительной влажности φ =соnst (%), и линии изотерм сухого воздуха t =соnst .
На кривой с относительной влажностью φ = 100% - насыщенный воздух. Ниже этой кривой - перенасыщеный влажный воздух, который содержит влагу в жидкой фазе (туман).
Hd
– диаграмма влажного воздуха
