28. Внутренняя энергия системы. Внутренняя энергия идеального газа.

Внутренняя энергией U –энергия системы ,зависящая только от ее термодинамического состояния ,ее изменение =U₂-U₁ при переходе системы из состояния 1 в состояние 2 не зависит от вида процесса.Если система совершает круговой процесс,то полное изменение ее энергии=0. Внутренняя энергия идеального газа зависит только от его абсолютной температуры T и пропорциональна массе M. U= . и =с/m- удельная изохорная теплоемкость. U/M при T=0 К. Для одноатомных газов при невысоких температурах . не зависит от T. U= . T+ , где начальное состояние внутренней энергии.Внутренняя энергия смеси газов равна сумме внутренней энергии газов ,входящих в состав смеси: U=

29. Энтальпия идеального газа.

Энтальпи́я, также тепловая функция и теплосодержание — термодинамический потенциал, характеризующий состояние системы в термодинамическом равновесии при выборе в качестве независимых переменных давления, энтропии и числа частиц. Проще говоря, энтальпия - это та энергия, которая доступна для преобразования в теплоту при определенных температуре и давлении. Если термомеханическую систему рассматривать как состоящую из макротела (газа) и поршня с грузом весом Р = p S, уравновешивающего давление газа р внутри сосуда, то такая система называется расширенной. Энтальпия или энергия расширенной системы Е равна сумме внутренней энергии газа U и потенциальной энергии поршня с грузом E_пот = pSx = pV

,Дж/ кг. Таким образом, энтальпия в данном состоянии представляет собой сумму внутренней энергии тела и работы, которую необходимо затратить, чтобы тело объёмом V ввести в окружающую среду, имеющую давление р и находящуюся с телом в равновесном состоянии. Энтальпия системы H — аналогично внутренней энергии и другим термодинамическим потенциалам — имеет вполне определенное значение для каждого состояния, т. е. является функцией состояния. Следовательно, в процессе изменения состояния Изменение энтальпии (или Тепловой эффект химической реакции) не зависит от пути процесса, определяясь только начальным и конечным состоянием системы. Если система каким-либо путём возвращается в исходное состояние (круговой процесс), то изменение любого её параметра, являющегося функцией состояния, равно нулю, отсюда , или же .Энтальпия идеального газа зависит от его абсолютной температуры T и пропорциональна массе газа M : H=M . Энтальпия смеси идеальных газов H= . Изоэнтальпийный термодинамический процесс,в котором энтальпия постоянна.H= C_vdT

19 билет

19. Гидравлическое сопротивление при движении жидкостей (газов) в трубах и каналах.

Потери напора в трубопроводе в общем случае обусловливаются сопротивлением трения и местными сопротивлениями.

Сопротивление трения существует при движении реальной жидкости по всей длине трубопровода.

Местные сопротивления возникают при любых изменениях скорости потока по величине и направлению.

Таким образом,

h_п=h_тр+h_мс . (2.90)

Рассмотрим методы расчета потерь напора на трение.

Скорость ламинарного движения может быть определена теоретически на основании уравнения Пуайзеля:

.

Из уравнения Бернулли для горизонтального трубопровода (Z₁=Z₂) постоянного сечения (W₁=W₂), напор, теряемый на трение, равен

.

При подстановке P=gh_тр в уравнение Пуайзеля и замене , получим

= ,

где l и d – длина и диаметр трубы.

Отсюда: .

Умножая числитель и знаменатель правой части на 2W и группируя величины, получаем:

. (2.91)

В (2.91) потерянный на трение напор выражается через скоростной напор:

.

Величину, показывающую во сколько раз напор, потерянный на трение, отличается от скоростного напора, называют коэффициентом сопротивления трению и обозначают символом _тр, а отношение 64/Re, входящее в эту величину, - коэффициентом гидравлического сопротивления или просто коэффициентом трения и обозначают:

- коэффициент сопротивления трения. (2.92)

Таким образом, , (2.93)

где - коэффициент трения.

, для Re<2300. (2.94)

или ρgh_тр = ∆P = .

Для каналов некруглого сечения в последнее уравнение вместо диаметра подставляют эквивалентный диаметр d_э, причём , где В = 57 для квадратов, для кольцевого сечения В = 96 и т.д.

Для турбулентного движения  определяют путём обобщения экспериментальных данных методом теории подобия.

Представим уравнение (2.85) в степенной форме:

.

На основании опытных данных в пределах Re = 4000…100000 A = 0,158; m = – 0,25; q=1. Следовательно,

.

При подстановке , с учётом, что P = gh_тр, находим

,

откуда

, (2.95)

тогда коэффициент трения для Re = 410³…10⁵ равен

. (2.96)

Таким образом, если при ламинарном движении потери напора на трение пропорциональны скорости жидкости в первой степени (см. уравнение 2.91), то при турбулентном движении эта потеря напора в большей мере зависит от скорости, т.е. он пропорционален .

Критическое значение Re_кр1, при котором шероховатость начинает влиять на коэффициент трения, а также критическое значение Re_кр2, при котором  становится функцией только шероховатости трубы, зависит от относительной шероховатости

. (2.97)

Значения , (2.98)

.

Для всех областей турбулентного движения: . (2.99)

Для области гладкого трения расчет  производят по уравнению (2.96) либо по (2.99), исключив первое слагаемое из квадратных скобок, т.е.

.

Для автомодельной области исключается из квадратных скобок второе слагаемое, тогда

(2.100)

2 вопрос