1.4. Термодинамические процессы

Классификация процессов изменения состояния. Общие методы исследования процессов изменения состояния любых рабочих тел. Политропные процессы. Уравнение политропы. Определение показателя политропы. Анализ процессов на основе сравнения показателей политропы. Процессы в координатах и. Основные термодинамические процессы: изохорный, изобарный, изотермический и адиабатный — частные случаи политропного процесса.

Термодинамические процессы в реальных газах и парах. Свойства реальных газов. Фазовые равновесия и фазовые переходы. Теплота фазовых переходов. Фазовые диаграммы. Тройная и. критическая точки. Уравнение состояния реальных газов. Коэффициент снижаемости. Пары. Основные определения. Процессы парообразования в - и- диаграммах. Водяной пар. Понятие об уравнении Вукаловича — Новикова. Термодинамические таблицы воды и водяного пара.,,- диаграммы водяного пара. Расчет термодинамических процессов водяного пара с помощью таблиц и- диаграммы.

Методические указания.

Приступая к изучению этой темы, студент должен четко уяснить себе, что расчетные формулы, применявшиеся при изучении идеального газа, здесь, как правило, недействительны. Так, например, для идеального газа в процессе изменение внутренней энергии его равнялось нулю, а для пара прине равно нулю. Линии, изображающие основные термодинамические процессы в- и- диаграммах, в общем случае различны для газа и пара. При расчете паров мы не имеем такого простого и точного уравнения состояния, как для идеального газа. Поэтому процессы и циклы с паром рассчитываются с помощью таблиц и- диаграммы.

При рассмотрении отдельных видов уравнения состояния реального газа (уравнение Ван-дер-Ваальса, уравнение Вукаловича — Новикова и др.) необходимо ясно представлять, на каком физическом фундаменте строились эти уравнения и как из них получить уравнение состояния идеального газа.

Литература: [1, с. 32—41]; [2, с. 31—36, 92—102].

Вопросы для самопроверки. 1. Как называется процесс, в котором вся подведенная теплота идет на увеличение внутренней энергии? 2. Как называется процесс, в котором вся подведенная теплота идет на совершение работы? 3. Как называется процесс, в котором работа совершается лишь за счет уменьшения внутренней энергии? 4. Как называется процесс, в котором подведенная к рабочему телу теплота численно равна изменению энтальпии? Какая доля подведенной теплоты в этом случае идет на совершение работы? 5. Какой процесс называется политропным? 6. Покажите в - диаграмме работу газа в адиабатном процессе. 7. Можно ли уравнениепри

назвать дифференциальным уравнением политропы идеального газа? 8. При каких значениях показателя политропы можно получить уравнения основных термодинамических процессов? В чем состоит обобщающее значение политропного процесса? 9. Изобразите схематично в- диаграмме процесс сжатияи покажите, какими площадками будут изображаться10. Почему в- диаграмме изохора идет круче, чем изобара, а в- диаграмме адиабата идет круче изотермы? 11. Как в- диаграмме по заданной кривой процесса определить знаки? 12. Что такое испарение и кипение? 13. Какой пар называется сухим насыщенным? 14. Каков физический смысл пограничных кривых? Какой пар называется перегретым и что такое степень перегрева? 15. Какой пар называется влажным насыщенным и что такое степень сухости? 16. Как определить удельный объем, энтальпию, энтропию влажного пара? 17. Как изменяется теплота парообразования с увеличением давления? 18. Чем характерна критическая точка? 19. Какими параметрами можно охарактеризовать состояние влажного, сухого и перегретого пара? 20. Изобразите- и- диаграммы водяного пара и покажите в них характерные области и линии фазовых переходов. 21. Изобразите основные термодинамические процессы с паром в- и- диаграммах. Приведите формулы для определения работы, теплоты,. 22. Как меняются в зависимости от давления энтальпия сухого насыщенного пара, энтальпия жидкости и теплота парообразования? 23. Что учитывается при выводе уравнения Ван-дер-Ваальса? 24. Что учитывается при выводе уравнения Вукаловича — Новикова? 25. Какие величины связывает между собой уравнение Клапейрона — Клаузиуса? 26. Чем характерна тройная точка? Каковы значения ее параметров для воды? 27. Дайте формулировку правила фаз.