3 Основные параметры состояния

Параметры состояния - физические величины, однозначно характеризующие состояние термодинамической системы и не зависящие от предыстории системы. К их числу относятся P, T и V.

Давление (Р) - физическая величина, характеризующая интенсивность нормальных сил, с которыми одно тело действует на поверхность другого. Единицей измерения давления является Паскаль (Па).

Давление подразделяется на абсолютное Р, атмосферное Р_a, избыточное Р_и, вакуум Р_B (см. рисунок 1)

Рисунок 1 – Соотношение давлений

Температура (Т) характеризует степень нагретости тела, связанную с кинетической энергией частиц рабочего тела. Чем ниже температура, тем меньше кинетическая энергия. Значения температуры определяют по температурному изменению какого-либо удобного для измерения физического свойства вещества с помощью температурной шкалы.

Термодинамическая температурная шкала основана на втором начале термодинамики. Температура, при которой полностью прекращается тепловое движение молекул, принята за абсолютный нуль – начало отсчета. Другой точкой определяющей термодинамическую температурную шкалу, является температура тройной точки воды (температура равновесия между льдом, водой и паром), равная 273,16 К. За единицу измерения термодинамической температурной шкалы принят градус Кельвина (Т, К), равный части интервала от абсолютного нуля до температуры тройной точки воды. Часто ту же температуру измеряют по шкале Цельсия (t, ºC).

Объем (V) рабочего тела в измеряется в м³. Удельным объемом называется объем , занимаемый единицей массы рабочего тела. Для однородного рабочего тела удельный объем = V/М, при нормальных условиях (0 ºC, 101,325 кПа).

Величина обратная , является плотностью рабочего тела =1/=M/V. Следовательно,  ·=1.

Иногда употребляют понятие удельного веса вещества. Под удельным весом понимают вес вещества в единице его объема. В соответствии со вторым законом Ньютона плотность и удельный вес связаны соотношением:

где g – ускорение свободного падения, м/с².

5 Уравнение состояние

Состояние ТДС может быть равновесным и неравновесным. Равновесное состояние изолированной ТДС характеризуется постоянством по всему объему, занимаемому системой, таких параметров, как Р (механическое равновесие) и Т (термическое равновесие).

В неизолированной системе равновесное состояние однозначно определяется внешними условиями, т.е. давлением и температурой внешней среды. В равновесных ТДС отсутствуют стационарные потоки, например, теплоты и вещества. Всякая изолированная система с течением времени приходит в равновесное состояние, которое остается затем неизменным, пока система не будет выведена из него внешним воздействием.

Уравнение состояние – уравнение выражающее связь между параметрами равновесного состояния ТДС. Математическая зависимость между тремя параметрами для состояния равновесия носит название термическое уравнение состояния. В общем виде оно выражается:

F(V,P,T,)=0 (1)

Выражая каждый из термических параметров как явную функцию двух других, уравнение (1) можно представить в виде следующей системы:

(2)

Продифференцировав эту систему уравнений по независимым переменным, получим приращение параметров:

(3)

В индексе при частной производной указан постоянный параметр. Приняв условие dP=0, можно получить дифференциальное уравнение состояния:

(4)

куда входят частные производные, имеющие определенный физический смысл – термические характеристики рабочего тела.

При расчетах обычно используются значения, получаемые путем деления ина удельный объем газа при = 287 К и = 101,325 кПа или деленное на давлениепри тех же условиях: