Практическое занятие 5
Тема: «ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ С
ИДЕАЛЬНЫМИ ГАЗАМИ»
1. Изохорный процесс
Уравнение изохорного процесса: .
Выражения для расчета:
- работы изменения объема ;
- количества теплоты ;
- изменения внутренней энергии ;
- изменения энтальпии ;
- изменения энтропии ;
Теплоемкость: с = с.
Графики процесса в р и Ts – диаграммах представлены на рис 1. Схема распределения энергии в изохорном процессе представлена на рис. 2.
Рис. 1. Графики термодинамического процесса при = const.
2. Изобарный процесс
Уравнение изобарного процесса: .
Выражения для расчета:
- работы изменения объема ;
- количества теплоты ;
- изменения внутренней энергии ;
- изменения энтальпии ;
- изменения энтропии .
Теплоемкость: с = ср = с + R.
Графики процесса в р и Ts – диаграммах представлены на рис 3. Схема распределения энергии в изобарном процессе представлена на рис. 4.
Рис. 3. Графики термодинамического процесса при p = const.
3. Изотермический процесс
Уравнение изотермического процесса: p = const.
Выражения для расчета:
- работы изменения объема ;
- количества теплоты ;
- изменения внутренней энергии u1-2 = 0;
- изменения энтальпии h1-2 = 0;
- изменения энтропии .
Теплоемкость: с = .
Графики процесса в р и Ts – диаграммах представлены на рис 5. Схема распределения энергии в изотермическом процессе представлена на рис. 6.
Рис. 5. Графики термодинамического процесса при T = const.
4. Адиабатный процесс
Уравнение адиабатного процесса: .
Соотношения между основными параметрами в адиабатном процессе:
; ; .
Выражения для расчета:
- работы изменения объема
;
|
; ; |
- количества теплоты q1-2 = 0;
- изменения внутренней энергии ;
- изменения энтальпии ;
- изменения энтропии .
Теплоемкость: с = 0.
Графики процесса в р и Ts – диаграммах представлены на рис 7. Схема распределения энергии в адиабатном процессе представлена на рис. 8.
Рис. 7. Графики термодинамического процесса при s = const.
5. Политропный процесс
Уравнение политропного процесса: ,
где – постоянная величина, называемая показателем политропы.
Соотношения между основными параметрами в политропном процессе:
; ; .
Выражения для расчета:
- работы изменения объема
;
|
; ; |
- количества теплоты q1-2 = cn(T2 – T1);
- изменения внутренней энергии ;
- изменения энтальпии ;
- изменения энтропии .
Теплоемкость: .
Политропных процессов существует бесчисленное множество, так как и .
В таблице 1 представлены характеристики каждого процесса. При составлении этой таблицы было принято, что количество рабочего тела равно 1 кг, теплоемкость газа постоянна и четыре основных термодинамических процесса являются частными случаями политропного при соответствующих значениях n.
Таблица 1. Характеристики основных термодинамических процессов идеального газа
№ п.п. |
Характеристика процесса |
Наименование процесса |
||||
изохорный |
изобарный |
изотермический |
адиабатный |
политропный |
||
1 |
Показатель политропы |
|
0 |
1 |
|
|
2 |
Уравнение процесса |
|
|
p = const |
pk = const |
pn = const |
3 |
Теплоемкость, кДж/(кгК) |
c |
cp = c + R |
|
0 |
|
4 |
Изменение внутренней энергии , кДж/кг |
c(T2 – T1) |
c(T2 – T1) |
0 |
c(T2 – T1) |
c(T2 – T1) |
5 |
Изменение энтальпии , кДж/кг |
cp(T2 – T1) |
cp(T2 – T1) |
0 |
cp(T2 – T1) |
cp(T2 – T1) |
6 |
Количество теплоты q1-2, кДж/кг |
c(T2 – T1) |
cp(T2 – T1) |
|
0 |
cn(T2 – T1) |
7 |
Работа изменения объема l1-2, кДж/кг |
0 |
p(2 – 1) = = R(T2 – T1) |
|
|
|