1.2 Параметры состояния термодинамической системы

Основными термодинамическими параметрами являются: давление, температура и удельный объем.

Давление – отношение силы к площади, на которую она действует по нормали. Обозначение – p. Математическое выражение давления

,

где F –сила, Па;

S – площадь, м² .

Единицы измерения давления - Паскаль: = .

На практике используются следующие соотношения

1 кПа = 10³ Па;

1 МПа = 10⁶ Па;

1 бар = 10⁵ Па; 1 бар ≈ 1ат;

1 ат = 9,8·10⁴ Па;

1 мм вод. ст. = 9,8 Па;

1 мм рт. ст. = 133,3 Па.

Нормальное барометрическое давление

р₀ = 760 мм рт. ст. = 101,3 кПа.

Различают несколько видов давлений:

- барометрическое или атмосферное давление (измеряется барометром);

- избыточное, давление сверх атмосферного (измеряется манометром);

- вакуумметрическое давление (измеряется вакуумметром);

- полное (абсолютное) давление.

Полное (абсолютное) давление, которое является параметром состояния термодинамической системы, определяется из соотношений:

,

.

Температура – физическая величина, которая характеризует степень нагретости тел.

Термодинамическая температура обозначается Т, измеряется в кельвинах - К. Термодинамическая температура пропорциональна средней кинетической энергии движения микрочастиц вещества. Термодинамическая температура отсчитывается от нуля, и имеет только положительные значения.

Практическая (эмпирическая) температура, измеряется в градусах Цельсия - °C. Обозначается практическая температура маленькой буквой t ,°C.

Удобно, что шкалы практической температуры и термодинамической температуры имеют одинаковую цену деления:

1К = 1°C.

Преобразовать одну температуру в другую можно с помощью следующих соотношений:

T = t + 273,15;

;

,

где - практическая температура по шкале Форенгейта.

Во всех расчетах, где в формулах температура обозначена как Т, температуру нужно подставлять в кельвинах [К]. Во всех расчетах, где в формулах стоит маленькая буква t, температуру нужно подставлять в градусах Цельсия [°C]. Следует также учитывать, что выполняется равенство перепада температур, т.е. справедливо соотношение:

.

Удельный объем – это объем, который занимает единица массы вещества.

Обозначается удельный объем - , единица измерения - м³/кг. Математическое выражение для определения удельного объема:

,

где V – объем вещества, м³;

M – масса вещества, кг.

На практике широко используется величина обратная удельному объему – плотность вещества (масса единицы объема вещества):

, .

Очевидно, что

.

Плотность веществ зависит от их строения. Например, плотность воздуха, воды, стали составляют соответственно:

ρ_возд. = 1,293 кг/м³;

ρ_воды = 1000 кг/м³;

ρ_стали = 7880 кг/м³.

1.3 Нормальные условия

Нормальные условия – это состояние газа или пара при следующих параметрах:

температура t₀ = 0 °C, давление р₀ = 760 мм рт. ст. = 101,3 кПа.

Закон Авогадро: при нормальных условиях объем киломоля любого газа одинаков и составляет

.

Тогда удельный объем любого газа при нормальных условиях будет определяться по формуле, м³/кг:

,

где - масса киломоля газа, кг/кмоль.

Например, для кислорода удельный объем и плотность при нормальных условиях будут равны:

;

.

Задачи (из тетрадки зеленой №1-6, 8-12)