Тема: уравнение состояния

Уравнением состояния называется зависимость, устанавливающая связь между термическими параметрами состояния

Вид функции зависит термодинамической природы рабочего тела.

Различают идеальные и реальные газы.

Идеальным газом называется газ, для которого можно пренебречь собственным объемом молекул и силами взаимодействия между ними.

Простейшим уравнением состояния идеального газа является уравнение Менделеева – Клапейрона

, где

R – зависит от природы газа и называется характеристической газовой постоянной.

Для определения этой величины запишем уравнение Менделеева – Клапейрона для нормальных физических условий, т.е.:

P₀ = 760 мм.рт.ст. (101325 Па)

Т₀ = 273,15 К (0⁰С)

, затем умножим обе части на [ ] – массу kмоля газа (молекулярную массу газа, выраженную в кг).

P₀ V₀ = RT₀

= [ ] = [ ] = 22,4 м³/kмоль- объем kмоля газа при н.ф.у.

[ ]

не зависит от природы газа и называется универсальной газовой постоянной.

[ ]

Тема: кaлорические параметры состояния

1) Внутренняя энергия – представляет собой сумму кинетической энергии теплового движения атомов и молекул, потенциальной энергии их взаимодействия, энергии химических связей, внутриядерной энергии и т.д.

В термодинамических процессах изменяются только первые две составляющие, т.к. энергия химических связей изменяется только при химических превращениях, а внутриядерная - в ядерных реакциях.

В термодинамических расчетах определяется всегда только изменение внутренней энергии и поэтому

В связи с этим в термодинамике условно принято, что внутренняя энергия состоит из кинетической и потенциальной энергий.

Кинетическая энергия теплового движения атомов и молекул (поступательного, колебательного и вращательного движения) зависит только от температуры, потенциальная – от расстояния между молекулами.

Для идеального газа, когда потенциальной энергией можно пренебречь (U_пот=0), можно записать:

- уравнения Джоуля, которые были получены в результате экспериментальных исследований.

Удельной внутренней энергией называется внутренняя энергия 1кг вещества.

[ ]

Рассмотрим изменение внутренней энергии тела, совершающего круговой процесс или цикл, который лежит в основе работы тепловых машин.

представляет собой полный дифференциал функции внутренней энергии:

2) Энтальпия.

Рассмотрим полный запас энергии газа, находящегося в резервуаре с поршнем.

Полный запас энергии газа обозначим через Н и он равен:

Энтальпия – это сумма внутренней энергии газа и потенциальной энергии давления. Удельная энтальпия – это энтальпия 1 кг вещества, т.е.

Для идеального газа энтальпия зависит только от температуры, так как

В общем случае удельная энтальпия зависит только от параметров состояния (u,p,T) и поэтому сама является параметром состояния.

Т.к. в расчетах всегда определяются изменения внутренней энергии и энтальпии, точка начала отсчета для этих величин в ТТ принята условно, т.е. ; ; .

3) Энтропия – это такой параметр состояния, дифференциал которого равен отношению бесконечно малого количества теплоты, подведенного или отведенного в обратимом термодинамическом (т/д) процессе, к абсолютной температуре, которая в данном процессе остается постоянной.

,

,

,

Другими словами энтропия – такой параметр состояния, изменение которого свидетельствует о наличии в системе энергетического взаимодействия в виде обмена теплотой.

; если , то q≠0, т.е. в системе присутствует теплообмен.