Термодинамические процессы идеальных газов. Изобарный процесс.
Изобарный процесс
Уравнение изобарного процесса р= const.
Графически изобарный процесс в р—v-диаграмме изображается прямой линией, параллельной оси объемов. Линия изобарного процесса называется изобарой.
Связь между параметрами в изобарным процессе выража ется законом Гей-Люссака:
Изменение внутренней энергии газа рассчитывается по формуле:
В изобарном процессе происходит изменение объема рабочего тела, следовательно, совершается работа, определяемая:
Для произвольной массы газа m формула работы примет:
где V1, V2 - объем m кг газа в начале и конце процесса, м3. Воспользовавшись первым законом термодинамики, можем рассчитать теплоту процесса (для 1 кг газа) по формуле:
При этом в термодинамике существует связь между изохорной cv и изобарной сртеплоемкостями. Связь устанавливается уравнением Майера:
Тогда выражение для определения количества теплоты для 1 кг газа примет вид:
для произвольной массы газа:
Таким образом, в изобарном процессе теплота расходуется на совершение работы и на изменение внутренней энергии рабочего тела.
Термодинамические процессы идеальных газов. Изотермический процесс.
Изотермический процесс
Уравнение изотермического процесса: Т= const или pv = const.Графически изотермический процесс в р—v-диаграмме изображается в виде равнобокой гиперболы что вытекает из уравнения pv = const, и называется изотермой.
Связь между параметрами изотермического процесса определяется законом Бойля — Мариотта:
Так как Т1 = Т2, изменение внутренней энергии газа в изотермическом процессе равно нулю:
Совершенная 1 кг газа работа в изотермическом процессе, c учетом того что RT = const, определяется следующим образом:
Пользуясь законом Бойля — Мариотта, получим:
Для произвольной массы рабочего тела уравнение работы примет вид:
Графически в p-v диаграмме работа в процессе 1-2 определяется площадью под изотермой. Теплота, участвующая в изотермическом процессе, определится соотношением:
Это означает что вся подведенная в изотермическом процессе теплота расходуется на совершение работы.
Термодинамические процессы идеальных газов. Адиабатный процесс.
Адиабатный процесс Уравнение адиабатного процесса имеет вид:
где k =cp/cv -показатель адиабаты для идеального газа.
Графически адиабатный процесс на p-v-диаграмме изображается неравнобокой гиперболой, называемой адиабатой. Адиабата круче изотермы, так как к > 1.
Связь между параметрами процесса определяется, используя уравнение адиабаты и уравнение состояния газа pv = RT:
Изменение внутренней энергии для т кг вещества определяется по формуле:
Работа в адиабатном процессе, совершенная 1 кг газа, может быть определена из уравнения первого закона термодинамики :
Так как в адиабатном процессе q=0, то:
и
то есть работа расширения в адиабатном процессе совершается за счет уменьшения внутренней энергии газа.
Адиабатный процесс протекает без подвода теплоты, следовательно Q=0.