1.4 Уравнение состояния идеального газа

Идеальным газом называется такой газ, у которого отсутствуют силы взаимного притяжения и отталкивания между молекулами и пренебрегают размерами молекул.

Любой реальный газ тем ближе к идеальному, чем меньше его давление. Равновесное состояние идеального газа как термодинамической системы определяется параметрами .

Между этими термодинамическими параметрами существует связь, которая выражается термически уравнением состояния. Уравнение состояния идеального газа было получено Клайпероном и имеет вид

, (9)

где ─ газовая постоянная, Дж/(кгК).

Уравнение (9) записано для массы идеального газа равной 1 кг и носит название уравнения Клайперона.

Для массы газа уравнение Клайперона примет вид

. (10)

Газовая постоянная связана с универсальной газовой постоянной выражением вида

, (11)

где ─ молярная масса газа, кг/моль.

В теплотехнике гораздо чаще приходиться иметь дело не с однородным газом, а со смесью нескольких газов, например, воздуха, природного газа, продуктов сгорания топлива и др.).

Под смесью идеальных газов понимается механическая смесь различных газов при условии отсутствия в них химических реакций, т.е. химически между собой не взаимодействующих. Смесь идеальных газов тоже подчиняется всем законам, относящимся к идеальным газам.

Для удобства решения практических задач со смесями газов введено понятие о кажущейся молекулярной массе смеси газов, под которой понимается средняя масса из действительных молекулярных масс отдельных компонентов, составляющих смесь.

(12)

где ─ объёмные доли компонентов.

Уравнение состояния смеси газов выводится на основании уравнений состояния отдельных компонентов смеси и имеет вид

, (13)

где ─ газовая постоянная смеси.

Если известны массовые доли отдельных компонентов смеси, то газовая постоянная смеси может быть определена по уравнению

(14)

где ─ объёмные доли компонентов.

Газовую постоянную смеси можно найти также по формуле

. (15)

Тема 2 Энергетические характеристики термодинамических систем

2.1. Внутренняя энергия

Внутренняя энергия термодинамической системы представляет собой сумму всех видов энергии движения и взаимодействия частиц, составляющих систему.

Внутренняя энергия является функцией состояния термодинамической системы.

Это означает, что независимо от предыстории системы её энергия в данном состоянии имеет присущее этому состоянию значение, поэтому приращение внутренней энергии при переходе системы из одного состояния в другое всегда равно разности значений внутренней энергии в конечном и начальном состояниях независимо от пути перехода.

Таки образом,

. (2.1)

Внутренняя энергия является величиной аддитивной, т.е. внутренняя энергия системы равна сумме внутренних энергий отдельных ее частей.

В термодинамике часто используется понятие удельной внутренней энергии, т.е. внутренней энергии для массы системы равной 1кг.

(2.2)

где  масса системы, кг.