Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Вопрос 7. Внутренняя энергия, теплота и работа. Равновесные и неравновесные, обратимые и необратимые процессы.
Внутренняя энергия, теплота, работа.
Внутренняя энергия газа включает в себя кинетическую энергию поступательного и вращательного движения молекул и колебательного движения атомов и потенциальную энергию, обусловленную взаимным расположением молекул.
У идеального газа потенциальная энергия равна нулю.
Внутренняя энергия зависит от температуры.
Изменение внутренней энергии (U) зависит от начального и конечного состояний. Это функция состояния.
Теплота представляет собой форму передачи энергии которая определяется теплопроводностью, конвекцией и излучением.
Количество теплоты является функцией процесса.
Подводимая теплота считается положительной, отводимая-отрицательной.
dq = Cdt
Работой называют передачу энергии связанную с изменением объема рабочего тела, с перемещением его в пространстве или изменением положения.
Рассмотрим рабочее тело в цилиндре под поршнем.
P’-внешняя сила
dL=P’*F*dh=P’dv
В равновесном процессе P’=P газа =>
dL=Pdv
dL=Mpdv
Работа расширения является положительной, а работа сжатия отрицательной. Работу удобно определять графически в PV координатах.
Равновесие и не равновесие, обратимые и не обратимые процессы.
Равновесием называется процесс состоящий из непрерывной последовательности равновесных состояний.
Равновесное состояние – это когда в любой сколь угодно малой части рабочего тела все параметры постоянны и имеют одинаковое значение.
Любые реальные процессы это не равновесные процессы.
Для совершенно равновесного процесса необходимо бесконечно большой промежуток времени.
Процесс называется стационарным если термодинамические параметры не изменяются с течением времени.
На практике большинство процессов можно считать равновесными.
Необходимым и достаточным условием равновесия является постоянство каких-либо двух параметров.
Равновесные процессы удобно изображать графически, где состояние измеряется точкой, а процесс сплошной линией.
1
2
Круговой процесс – процесс в результате которого рабочее тело возвращается в исходное состояние.
Процесс является обратимым, если при протекании его в прямом направлении в системе происходят такие изменения, которые объясняют протекание процесса и в обратном направлении, причем рабочее тело пройдет через те же состояния, но в обратном направлении.
Обратимыми могут быть только обратимые процессы.
Нарушение механического и технического равновесия рабочего тела является причиной появления в нем вихревых движений, что способствует потери энергии на внутреннее трение.
В технических устройствах неизбежно трение о внутренние поверхности, что сказывается на параметрах рабочего тела.
Все процессы в природе и технике не обратимы и не равновесны.
Важные свойства обратимых процессов заключаются в том, что при расширении рабочего тела, совершается максимально возможная работа, а при сжатии требуется минимальные затраты работы.
Переход от идеальных процессов осуществляется на практике с помощью эмпирических коэффициентов.
Возможны всего 2 обратимых процесса:
Во всех остальных процессах происходит теплообмен между рабочими телами и окружающей средой, следствием чего является необратимость процесса.
Вопрос 8. Первый закон термодинамики. Энтальпия.
Первый закон термодинамики.
Применение всеобщего закона сохранения энергии привело к установлению 1ого закона термодинамики который лежит в основе изучения всех термодинамических процессов.
Теплота подведенная к рабочему телу в каком либо процессе расходуется на изменение внутренней энергии и совершения работы.
По своей сути первый закон это уравнение баланса энергии и он характеризует количественную сторону процессов превращения энергии.
Все составляющие первого закона могут быть положительные, отрицательный или равны нулю.
Для удобства многих практических расчетов полезно рассматривать сумму внутренней энергии и произведения давления на удельный объем как отдельную функции которой называется энтальпия .
U+pv=i где v-потенциальная энергия окр. среды.
Энтальпия (i) – функция состояния которой представляет собой полную энергию термодинамической системы.
du=di-pdv-vdp
dq=dv-vdp
1 закон термодинамики через энтальпию
p=const dq=di
di=CpdT
i=CpT
Вопрос 9. Первый закон термодинамики для потока.
Первый закон носит всеобщий характер и справедлив как для подвижных, так и не подвижных сред.
Рассмотрим стационарный поток движущийся в канале произвольной формы с подводом теплоты на участке 1-2.
Определим все виды работ:
(1)
Выражение (1) говорит о том что за счет работы расширения потока совершаются все другие виды работ.
В случае течения с трением, работа по его преодолению полностью переходит в тепло.
(2)
Уравнение 2 определяет техническую работу совершенную в турбинах, компрессорах…