1. Параметри стану робочих тіл

1.1. Основні розрахункові рівняння

Термічні параметри стану:

1. Абсолютний тиск

P = F / S, Па= Н/м²,

Р_а = Р_б + Р_м = Р_б + Р_н,

Р_р = Р_б – Р_а,

де Р_а – абсолютний тиск,

Р_б – барометричний тиск,

Р_м – манометричний тиск,

Р_н – надлишковий тиск.

Р_р – розрідження.

2. Абсолютна температура

Т, К = t, ^оС + 273,15

3. Об’єм V, м³; питомий об’єм v = V/m, м³/кг;

густина  = 1/v = m/V, кг/м³

Калоричні параметри стану:

1. Внутрішня енергія U, Дж, кДж, …

Питома внутрішня енергія u = U / m , Дж / кг

u = f(t) – для ідеальних газів

u = f(р,t,v) – для реальних газів

2. Ентальпія

І = U + PV, Дж, кДж,

і = u + pv = I/m, Дж/кг

і = f(t) – для ідеальних газів

і = f(р,v,t) – для реальних газів

3. Ентропія S, Дж/K

Питома ентропія s = S/m, Дж/(кгK)

Оскільки в технічній термодинаміці приходиться мати справу зі зміною ентропії, то відлік значень ентропії ведеться від будь-якого стану. Для газів прийнято вважати значення ентропії рівним нулю при нормальних умовах (Р_н=101325 Па, t_н= 0^оС, T_н=273,15 К).

Визначення ентропії для будь-якого стану газу, відліченої від нормального стану при постійній теплоємності роблять за формулами:

s = c_v  ln(T /273) + R ln(v/v_н);

s = с_р  ln(T/273) – R  ln(P/P_н),

де с_р – масова ізобарна теплоємність, Дж/(кгК);

c_v – масова ізохорна теплоємність, Дж/(кгК).

Зміна ентропії між двома довільними станами при постійній теплоємності:

s₂ - s₁= c_v ln(T₂/T₁) + R  ln(v₂/v₁);

s₂ - s₁= с_р  ln(T₂/T₁) – R  ln(P₂/P₁).

Рівняння стану ідеальних газів Менделєєва-Клапейрона

P  V = m  R  T – для газу, масою т.

P  v = R  T – для 1 кг газу

R = (R)/ = 8314/ – для 1 кмолю газу

P  V_ = R  T

де R – газова стала, Дж/(кгК);

R =8314 Дж/(кмольК) – універсальна газова стала.

V_ – об’єм 1 кмолю газу.

Співвідношення між одиницями виміру тиску:

1 Па = 1 10^-5 бар = 7,502  10^-3 мм.рт.ст. = 0,102 мм.вод.ст.=

= 1,02  10^-5 кг/см² = 1,45  10^-4 lbf/in²,

де lbf/in² – фунт сили/квадратний дюйм.

В Англії і США застосовується Британська абсолютна (БАС) і Британська інженерна (БІС) системи.

У бас: Од. Маси – 1 фунт (lbm). Сила - паундаль

1паундаль = 1 (фунтфут)/с² = 0,13825 Н

У БІС: Од. сили – фунт сили – lb. Од. маси – слаг

1слаг = 1 (фунтс²)/фут = 14,5939 кг

Прискорення – 1 фут/с².

Співвідношення між температурами по Цельсію і Фаренгейту:

t^оC = 5 / 9(t^оF – 32^о); t^оF = 9 / 5(t^оC + 32^о).

Для двох різних станів газу

Нормальні фізичні умови:

Р_н= 101325 Па = 760 мм.рт.ст., Т = 273,15 К, t = 0^оC.

Газові суміші

Масові, об'ємні і мольні частки

g_і = m_і/m_сум – масова; r_і = V_і/V_сум – об'ємна; z_і = M_і/M_сум – мольна;

де m_i – маса і-го компоненту;

m_сум – маса суміші

m_сум = m₁ + m₂ + . . . + m_п ;

V_i – парціальний об’єм і-го компоненту;

V_сум – об’єм суміші;

M_і – кількість молей і-го компоненту;

M_сум – сумарна кількість молей всіх компонентів

= g₁ + g₂ + … + g_п = 1;

Для ідеальної газової суміші r_і = z_і.

Перерахунок з масових часток в об'ємні і навпаки

Уявна молекулярна маса суміші

Густина і питомий об’єм суміші

_сум = r_і  _і, кг/м³; кг/м³

м³/ кг м³/ кг

Газова стала суміші

Парціальний тиск компонента

P_і = P_сум  r_і = g_і  R_і/R_сум  P_сум.