2 Термодинамическая система, рабочее тело, и термодинамические процессы.
2.1 Теплоемкость газов и их смесей.
Теплоемкостью системы (среды, рабочего тела, вещества), обозначаемой C, называется кол-во теплоты, необходимой для повышения температуры системы на 10С или 1К в определенном термодинамическом процессе. Размерность Дж/К.
В зависимости от единицы вещества различают теплоемкость:
Массовая теплоемкость — это теплоемкость, отнесенная к единице массы рабочего тела. Массовую теплоемкость называют также удельной теплоемкостью.
Объемная теплоемкость — теплоемкость, отнесенная к единице объема рабочего тела, где V и P — объем и плотность тела при нормальных физических условиях. Измеряется в Дж/(м3 • К).
Мольная теплоемкость — теплоемкость, отнесенная к количеству рабочего тела (газа) в молях, где n — количество газа в молях.
Мольную теплоемкость измеряют в Дж/(моль • К)
В зависимости от температуры, различают теплоемкость
-истинную – (с) производная от удельного кол-ва теплоты q по температуре в каком-либо термодинамическом процессе
-среднюю – (с-) отношение удельного кол-ва теплоты q, сообщаемого рабочему телу, к разности конечной и начальной температур
2.2 Уравнения состояния
Уравнение выражающее зависимость между параметрами состояния называется уравнением состояния ТДС
Уравнение, устанавливающее связь между давлением, температурой и удельным объемом среды постоянного объема называется термическим уравнением состояния
Для массы M(кг) идеального газа: pV=MRT
2.3 Термодинамические процессы
Термодинамический процесс – это изменение состояния ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ (ТДС), характеризующееся изменением её параметров.
Все процессы можно разделить на равновесные и неравновесные. Равновесные – такие процессы, когда ТДС проходит ряд последовательных равновесных состояний, при которых значения параметров состояния в каждый момент времени одинаковы в каждой точке ТДС
Неравновесные – процессы, при протекании которых ТДС не находится в состоянии равновесия.
А также на обратимые и необратимые. Основные виды термодинамических процессов:
Изохорный V=const
Изобарный P=const
Изотермический T=const
Адиабатный dq=0
2.4 Первый закон термодинамики
Энергия, сообщаемая термодинамической системе в форме теплоты Q, в общем случае расходуется на изменение внутренней энергии ∆U рабочего тела и на совершение работы L над окружающей средой (против внешних сил)
Из этого закона следует, что энергия может только перераспределяться в результате взаимодействия системы с окружающей средой и при этом превращаться из одного вида в другой в равных количествах.
3 Термодинамические циклы тепловых машин.
Термодинамические циклы – последовательность процессов в результате осуществления которых рабочее тело возвращается в исходное состояние.
Если процессы, образующие цикл, являются равновесными и обратимыми, то и цикл называют обратимым.
Циклы могут быть прямыми и обратными. В прямом цикле теплота превращается в работу, линия расширения проходит выше линии сжатия.
В обратном цикле теплота от «холодного» источника передается «горячему» источнику с затратой работы, линия сжатия проходит выше линии расширения.
Тепловой КПД цикла любой тепловой машины можно рассчитать как отношение полезной работы "А" к количеству теплоты "Q", переданной от нагревателя:
