2. Основные понятия и определения технической термодинамики. Термодинамическая система. Рабочее тело, параметры состояния.

Термодинамика изучает законы превращения энергии в различных процессах, происходящих в макроскопических системах и сопровождающихся тепловыми эффектами.

Макроскопическая система – любой материальный объект, состоящий из большого числа частиц.

Техническая термодинамика – изучает закономерности взаимного превращения тепловой и механической энергии и св-ва тел, участвующих в этих превращениях.

ТДС – представляет собой совокупность материальных тел находящихся в мех-ом и тепловом взаимодействии друг с другом и с внеш средой.

В самом общем случае ТДС может обмениваться со средой и веществом, такая ТДС назыв открытой.

ТДС которая не может обмениваться с окружающей средой, называют теплоизолированной или адиабатной.

ТДС не обменивающаяся с внеш средой ни теплом, ни вещ-ом, называется изолированной.

Простейшей ТДС явл рабочее тело, осуществляющее взаимное превращение теплоты и работы.

Параметры состояния

Св-ва каждои системы хар-ся рядом величин, которые называются параметрами состояния.

Давление обусловлено вз-ем молекул раб тела с поверх и численно равно силе, дей-ей на ед площади поверхности тела по нормали к последней.

,

где n – число молекул в ед объёма, m – масса молекулы, - средняя квадратичная скорость поступ движ.

Температура физическая велич хар-ая степегь нагретости тела. Сточки зрения МКТ температура есть мера интенсивности теплового движения молекул.

,

k – постоянная Больцмана = 1,380662*10^-2 Дж/К

T = t + 273,15

Удельный объём υ - объём ед массы вещ-ва

Если тело массой М занимает объём V, то по определению υ = V/M.

Между удельным объёмом вещ-ва и плотностью сущ соот υ = 1/ρ

Если все термодинамические параметры постоянны во времени и одинаковы во всех точках системы, то такое состояние называется равновесным. Если между различными точками в системе существуют разности температур, давлений и др параметров, то она явл неравновесной.

Изолированная система с течением времени всегда приходит в состояние равновесия и никогда самопроизвольно выйти из него не может.

3. Уравнение состояния идеального газа. Универсальная газовая постоянная.

Для равновесной ТДС сущ фун-ая связь между параметрами сост, которая называется Ур-нием состояния.

Из ур-ния и следует что p = nkT.

Рассмотрим 1 кг газа. Учитывая, что в нем содержится N молекул и, следовательно, n = N/υ, получим:

pυ / Т = Nk = const.

Постоянную величину Nk, отнесенную к 1 кг газа, обозначают буквой R и называют газовой постоянной. Поэтому:

pυ / Т = R или pυ = RT - уравнение Клапейрона.

pυ = RT умножев на M получим pV = MRT

Уравнению Клапейрона можно придать универсальную форму, если отнести газовую постоянную к 1 кмолю газа,т. е. к количеству газа, масса которого в килограммах численно равна молеку-лярной массе (а. Положив в (1.4) М=μ. и

V= Vμ, получим для одного моля уравнение Клапейрона — Менделеева: pVμ = μRT

Здесь Vμ — объем киломоля газа, а μR— универсальная газовая постоянная.

В соответствии с законом Авогадро объем 1 кмоля, одинаковый в одних и тех же условиях для всех идеальных газов, при нормальных физических условиях равен 22,4136 м³, поэтому μR = pVμ /T = 101,325-22,4136/273,15 = 8314 Дж/(кмоль-К).

Газовая постоянная I кг газа составляет = 8314/μ.