3 Вопрос внутр. Энергия и энтальпия.

Внутренняя энергия U является экстенсивным свойством газа, т. е. зависит от его массы . Поэтому для большей определенно­сти внутреннюю энергию газа обычно относят к единице массы (1 кг). Та­кая удельная внутренняя энергия обозначается буквой и, Дж/кг.

Из самого определения внутренней энергии вытекает, что каждому состоянию газа соответствует одно и только одно значение внутренней энергии. Это означает, что внутренняя энергия представляет собой одно­значную функцию состояния или, иначе, однозначную функцию любых двух независимых параметров, определяющих это состояние.

Поэтому изменение внутренней энергии в каком-либо процессе не зависит от характера процесса, а однозначно определяется заданными на­чальным и конечным состояниями газа. Так, в процессах а, Ъ и с

в которых начальные и конечные состояния газа одинаковы, одинаковыми будут и изменения внутренней энергии и = f (p, 3)

Очевидно, что если процесс замкнут, т. е. если после завершения его газ возвращается в исходное состояние (такие процессы в термодинамике называются круговыми процессами или циклами),, то изменение внутренней энергии в нем будет равно нулю Au = j du = 0.

внутренняя энер­гия может служить параметром состояния газа. Как и все другие парамет­ры состояния, измеряемые в тепловых единицах (Дж), она относится к ка­лорическим параметрам, а уравнение состояния, в состав которого входит внутренняя энергия

Наряду с внутренней энергией в дальнейшем изложении основ тех­нической термодинамики важную роль играет величина i, кДж/кг, назы­ваемая энтальпией газа i = u + p3

Будучи составлена из функций состояния, энтальпия сама является функцией состояния и играет роль одного из калорических параметров со­стояния. Очевидно, что все свойства функции состояния имеет и энталь­пия.

4 Вопрос. Работа изменения объема рабочего тела.

Всякое изменение объема газа сопровождается совершением работы. При расширении газ совершает работу против внешних сил, при сжатии внешние силы совершают работу над газом.

Из pu-диаграммы видно, что элементарная работа dl графически изо­бражается площадью прямоугольника с основанием d3 и высотой р. Следовательно, полная работа изменения объ­ема в процессе изображается площадью, расположенной между линией процесса и осью абсцисс и ограниченной справа и слева ординатами край­них точек процесса.

Графическая интерпретация работы в pu-диаграмме наглядно пока­зывает, что ее величина зависит от того, каким путем газ переходит из на­чального состояния в конечное. Поэтому можно сказать, что работа явля­ется функцией процесса и при одинаковых начальных и конечных состоя­ниях газа может быть различной в зависимости от того, по какому пути со­вершается этот процесс.

Отсюда же вытекает, что работа l не является функцией состояния, а ее дифференциал dl не является полным дифферен­циалом.

Если по завершении процесса в двигателе поршень возвращается в исходное положение, а газ - в исходное состояние, то в цилиндре осуще­ствляется термодинамический цикл, изображаемый в pu-диаграмме замк­нутой кривой

Работа газа за цикл в целом будет положительной, если линия рас­ширения расположена выше линии сжатия (т. е., если линия цикла направ­лена по часовой стрелке, как показано на рисунке), ибо в этом случае по­ложительная работа расширения по абсолютной величине меньше отрица­тельной работы сжатия. В первом случае цикл называется прямым, а во втором - обратным, причем в обоих случаях работа газа за цикл измеряет­ся площадью, ограниченной линией цикла.