Работа.
При передачи энергии в форме работы меняется величина энергии направленного движения, происходит перемещения тела, как целого.
Количество превращённой энергии из 1го вида в другой называется количеством работы или просто работой.
L [Дж]
удельная работа l=L/m [Дж/кг]
Работа газа при расширении или сжатии.
Пусть в цилиндре, под поршнем находится 1 кг газа при давлении р = в равновесном процессе(когда поршень в покое) давлению окружающей среды. И ч удельным объёмом υ1
Pо.с
h
q
При сообщению газу q, газ будет расширяться при р=const до υ2 и перемещать поршень.
определим работу газа по перемещению поршня:
l=p*F*h=р(υ2- υ1) (только при изобарном процессе!!)
где F*h= объём; Р – сила давления; h – высота подъёма.
Элементарная работа совершаемая системой в равновесном процессе.
Изменения состояния тела при ∆υ стремиться к 0 определяется:
dl=p*dv;
l=
L=
– работа сжатия или расширения (работа
изменения объёма)
Величина работы расширения или сжатия может быть изображена на графике в р* υ диограмме.
p 1 L1-2
dl
2
υ1 υ2 υ
dυ
Величина работы зависит от путей процесса.
L газа находящийся в сплошном потоке отвода тепла dq при отсутствии трения будет состоять из работ расширения p*dυ и приращения энергии проталкивания.
Лекция 4
Работу проталкивания записывают со знаком «-»
dlпот=p*dυ – d(p* υ)
где dlпо- работа потока; d(p* υ) – приращение изменение проталкиванея.
d(p* υ)= υ*dp+p*dυ
следовательно dlпот= - υ*dp
т.к. в технических системах все процессы работы совершаются в непрерывном сплошном потоке, величину lпот называют технической работой и обозначают lтех или l,
dυ>0 следовательно l>0 знак «+»
dp<0 следовательно l<0 знак «-»
l,=
-
= - υ(p2-p1)
L,=
-
= - V(P2-P1)
В процессе с учётом трения полезная техническая работа = dl,=- υ*dp – dlтр
dlтр- работа затрачиваемая на преодоление трения.
l, может изображаться графически
Р
Р1 1 l,
Р2 2
υ
Первый закон Термодинамики
Согласно, всеобщему закону сохранению и превращению энергии, она не исчезает и не возникает, она лишь переходит из 1го вида в других различных процессах.
Полная энергия тела или системы тел в конце любого процесса всегда равна алгебраической сумме полной энергии в начале процесса и всех количественной энергии подведённой или отведённой в этом процессе.
1-2: Е2=Е1+∑∆Е; где ∑∆Е – количество энергии подведённой или отведённой в процессе.
∑∆Е=Q+L
В технической ТД принято подведённую энергию считать с знаком «+»
а подведённую или затраченную работу со знаком «-»
С учётом этого:
Е2- Е1=∑∆Е=Q-L, следовательно Q= Е2- Е1+L
Для неподвижных тел, а так же в случае постоянства внешней кинетической и потенциальной энергии. Изменение полной энергии.
( Е2- Е1)
Е2- Е1= υ2- υ1
тогда:
(1) cледовательно
это всё математическое выражение – выражение первого закона ТД.
Подведённая к рабочему телу энергия в виде теплоты расходуется на изменение внутренней энергии тела и совершение телом внешней работы.
Система (1) применена для тел совершающих работу в неподвижном объёме.
Для тел находящихся в потоке 1 закон ТД имеет следующий вид:
(2)
Если имеются потери работы (на трение, преодоление термического сопротивления) то все они вызовут соответственное определённое количество теплоты – теплота диссипации (dqд- рассеивания)
Следовательно для процессов с трением(реальных процессов) уравнение 1 закона ТД имеет вид:
dqпод + dqд=dU + pd υ=dh- υ*dp (3)