Уравнение состояния идеального газа. Универсальная газовая постоянная — Лекция, раздел Физика, Техническая термодинамика На Основании Законов Бойля-Мариотта И Гей-Люсака В 1834Г Клапейроном Было Выв…
Все темы данного раздела:
Наиболее актуальные задачи, которые решают с использованием термодинамики: создание летательных аппаратов, в том числе космических многоразового действия; проектирование тепловых и
Термодинамической системой называют совокупность материальных тел, (а также полей) находящихся в механическом и тепловом взаимодействии, а также обменивающихся друг с другом вещест
Абсолютная температура (T) характеризует тепловое состояние тела, или, как иногда говорят, степень нагретости тела. С точки зрения молекулярно-кинетической теории температ
Абсолютное давление обусловлено взаимодействием молекул рабочего тела с поверхностью и численно равно силе, действующей на единицу площади поверхности тела, действующего по нормали
Как известно, каждый из основных параметров состояния системы p, v, T является функцией двух других ее параметров: ;
- Если все термодинамические параметры состояния постоянны во времени и одинаковы во всех точках системы, то такое состояние системы называется равновесным. Если межд
В результате взаимодействия термодинамической системы с окружающей средой (подвод к телу теплоты или работы) состояние рабочего тела, определяемое параметрами, изменяется С
Теплота и работа представляют две формы передачи энергии от одного тела (или системы) к другому. Процесс работы – макроскопический, который представляет собой упорядоченную
Под идеальным газом понимают совокупность материальных вполне упругих молекул, обладающих пренебрежимо малыми объёмами, находящихся в состоянии хаотического движения и лишённых сил
Закон Бойля — Мариотта.(изотермический процесс) В 1662 г. Р. Бойль , а в 1676 г. Э. Мариотт независимо друг от друга установили зависимость опытным путем объёма газа от ег
В ТТД чистым веществом наз. вещество, все молекулы которого одинаковы. Смесь, состоящая из нескольких чистых веществ наз. раствором. Чистыми веществами явл., напри
Внутренняя энергия обозначается буквой U, ее размерность Дж. Внутренняя энергия включает в себя: 1. Кинетическую энергию поступательного, вращательного и к
Уравнение состояния идеального газа
... определяемая отношением газовой постоянной тела к числу молекул газа (1.25). Разновидности записи уравнения состояния идеального газа. Уравнение, выражающее связь между параметрами равновесного состояния термодинамической системы или локально равновесных е ... Путём объединения (обобщения) газовых законов Гей-Люссака и Бойля-Мариотта можно получить следующее соотношение. pV/T = const = Rтела из ...
Термин энтальпия (от греч. euthalpo – нагреваю) введен в 1909 г. Камерлинг-Онессом. В ТТД важную роль играет величина суммы внутренней энергии U системы и произведения дав
Первое начало ТТД представляет собой частный случай всеобщего закона сохранения и превращения энергииприменительно к тепловым явлениям.
Термин энтропия (от греч. entropia – мера превращений ) введен в 1865 году Клаузиусом. Понятие об энтропии строится на основе следующих соображений. Уравнение 1-г
В соответствии с 1 – ым законом ТТД для закрытых систем имеем: С учетом соотношения (3.4.а), подставив его в выражение 1-го
ТД анализ любой системы состоит в следующем: 1. Выявить уравнение процесса. 2. Установить аналитическую взаимосвязь между параметрами состояния, (связь между парам
Политропными процессами наз. процессы, протекающие при постоянной теплоемкости и вызываемые подводом или отводом теплоты. Следовательно, в любом политропном процессе, распределение
Процесс, в котором не изменяется объем наз. изохорным. Линия, изображающая изохорный процесс, наз. изохорой. Этот процесс соответствует закону Шарля. Графическая интерпрет
При изобарном процессе выполняется условие p=const и dp=0. Этот процесс соответствует закону Гей-Люссака (рис.4.2).
При р=cоnst с=cp , откуда
Работа в изобарном процессе определяется интегрированием выражения при p=const: , (4.17) Следовательно, работа газа в изобарн
При изотермическом процессе выполняется условие: dT=0 или T=const. Таким образом следует, что это возможно, если . Н
При адиабатном процессе теплообмен рабочего тела с окружающей средой отсутствует, т.е. рабочее тело предполагается изолированным от окружающей среды идеальной тепловой изоляцией.
Для определения закона, по которому в p,v-; T,S-диаграммах располагаются политропы, выходящие из одной точки, рассмотрим графики частных процессов изменения состояния
Первая группа: . Построим в p,v и T,S – диаграммах политропные процессы с предельными значениями показателя R данной группы. То
Первым законом ТТД устанавливаются лишь количественные соотношения при взаимных превращениях теплоты и работы. В частности, при теплообмене можно было бы предположить, что теплота может пе
Исследование любого прямого цикла показывает, что для получения положительной работы необходимо к рабочему телу на некотором участке цикла подвести теплоту q1 от внешнего
В 1824 французский инженер С. Карно предложил цикл идеального теплового двигателя, состоящий из двух изотерм и двух адиабат и представляющий собой замкнутый процесс, который
Для обратимого цикла Карно имеем ;откуда
Термический КПД необратимого цикла меньше, чем термический КПД цикла Карно, т.е. ηtннеоб<ηооб и
Как известно, аналитически II закон ТТД выражается в следующем виде: или
Рассмотрим принципиальное отличие необратимых процессов от обратимых на примере расширения газа в цилиндре под поршнем (рис 6.2), получающего теплоту
Если рабочее тело находится в состоянии, отличном от того, которое оно имеет при параметрах окружающей среды (т.е. система не находится в равновесии), то в принципе это раб. тело может произвести р
Термин «эксергия» в 1956г. ввел югославский ученый З.Рант и образован он из греческих корней «экс» — внешний и «эрг» — работа, действие. Максимальную полезную работу (работоспособность) в
Агрегатное состояние вещества
... к области капиллярных явлений. 3. Агрегатное состояние вещества - твердое тело Твёрдое тело, одно из четырёх агрегатных состояний вещества, отличающееся от др. агрегатных состояний (жидкости, газов, плазмы) стабильностью ... и др.). Процессы конденсации газов, особенно сжижение газов, имеют важное техническое значение. В связи с тем, что область газового состояния очень обширна, свойства газов при ...
Одной из первых попыток в этой области была разработка голландского физика Н. Ван-дер-Ваальса в 1873 г. Это уравнение он получил на основе кинетической теории газов; учитывая объем самих молекул и
Особенно интересно уравнение Ван-дер-Ваальса (9.1) тем, что оно качественно отображает главную особенность реальных газов – способность переходить при определенны
Гомогенной называют такую систему, химический состав и физические свойства которой во всех ее частях одинаковы или изменяются непрерывно (без скачка) от одной точки системы к друго
Состояние равновесия – это такое состояние, к которому при данных внешних условиях стремится термодинамическая система. Состояние устойчивого равновесия (стабильное состояние) характерно т
Все газы явл. парами какого-либо вещества, поэтому принципиальной разницы между понятиями газ и пар нет. Водяной пар явл. реальным газом и широко используется в различных отраслях промышленности. Э
Параметры состояния воды. Как указывалось ранее, удельный объём воды при 00С и различных давлениях одинаков и равен 0,001м3/кг, При температурах насы
В практике могут встретиться паровые процессы, которые протекают в области либо влажного насыщенного пара, либо в области перегретого пара, либо так, что одна часть процесса протекает в области вла
Изохоры на p,v –, T,S – и h,S – диаграммах представлены на рис. 12.1. Изохорный процесс на р-v диаграмме (рис. 12.1.а) изображается отрезком вертикальной прямой 1-2, а на Т-S
На рис. 12.2. приведен изобарный процесс в p,v –, T,S – и h,S – диаграммах. Как видно, на p,v – диаграмме (рис.12.2.а), изобара изображается горизонтальной прямой 1-2. В обла
Изотермический процесс в p,v – ; T,S – ; h,S – диаграмах изображен на рис. 12.3.: Как видно в p,v – диаграмме (рис. 12.3а) изотерма в области влажного пара изображается отрез
На рис. 12.4. приведен ади- абатный процесс в p,v – ; T,S – ; h,S – диаграмах. Равновесный адиабатный процесс протека
Влажный воздух нужно рассматривать как разновидность газовой смеси. Это объясняется тем, что при атмосферном давлении в интервале температур, ограниченном снизу температурой обычно не ниже -50
Использовав обычное правило смеси, определим плотность влажного воздуха как сумму плотностей сухого воздуха
Изобарная теплоемкость влажного воздуха рассчитывается как сумма теплоемкостей 1 кг сухого воздуха и d кг водяного пара, т.е.:
- До сих пор мы рассматривали только системы, вещество в которых не перемещалось (как целое) в пространстве; однако следует подчеркнуть, что первый закон ТТД имеет общий характер и сп
Сопла и диффузоры – специально спрофилированные каналы, предназначенные для ускорения или торможения потока. Техническая работа в них не совершается, поэтому при условии горизонталь
Скорость газа на входе в сопло обозначим через c1. Будем считать, что давление газа на выходе из сопла p2 равно давлению среды, в которую вытекает газ.
Массовый расход газа m через сопло, обычно выражаемый в кг/с, определяется из соотношения: , (15.1) Удельны объем
Максимальный расход газа при критическом значении можно определить из уравнения (15.3), если в него подставить значение из (15.4)
Уравнения состояния реального газа
... новое универсальное уравнение состояния реальных газов с учетом ... пара. критической. Таким образом, для реального вещества PV – диаграмму можно разбить на 3 области: 1 - область жидкого состояния, расположена левее нижней пограничной кривой; 2 - область двухфазных состояний (влажный пар), ... расчетными ур Топливом называется ... пар какой-либо жидкости (водяной пар). Основным циклом в паротурбин Циклы ...
Критическая скорость устанавливается в устье сопла при истечении в окружающую среду с давлением, равным или ниже критического. Ее можно определить из уравнения (15.6), подставив в него вместо значе
Основой для вывода общих закономерностей движения рабочего тела в соплах и диффузорах явл. уравнение неразрывности потока m = F c / v = const , (15.8)
Если в трубопроводе на пути движения газа или пара встречается местное сужение, то вследствие сопротивлений, возникаю
Изменение температуры жидкостей и реальных газов при адиабатном дросселировании впервые было установлено опытами ученых Джоуля и Томсона в 1852 г. и называется эффектом Джоуля-Томсона. Опы
Конструктивная схема одноступенчатого компрессора показана на рис. 19.1 рис19.
Идеализация компрессора и его работы заключается в следующем:
- Геометрический объем цилиндра компрессора равен рабочему объему (отсутствует вредное пространство); — Отсутствует т
При конструировании компрессора необходимо организовать цикл компрессора так, чтобы: a) Работа, затрачиваемая в цикле на сжатие газа от давления
Действительная индикаторная диаграмма компрессора отличается от теоретической тем, что вследствие сопротивления, оказываемого впускным и нагнетательным клапанами проходящему газу, всасывание происх
Рабочий процесс в р,v — и Т,S — диаграммах (для идеального компрессора) представленный на рис. 20.3
Учитывая, что давление рабочего тела внутри двигателя порядка 3-10 Мпа, а температуры рабочего тела превышают критическую, рабочее тело можно рассматривать как идеальный газ. По существу Д
Индикаторные диаграммы цикла Отто представлены: действительная на рис. 21.3; идеальная p, v — диаграмма на рис. 21.4; T,S — диаграмма на рис. 21.5. В качестве топлива в таких
Степень сжатия e в цикле можно повысить, если сжимать не горючую смесь, а чистый воздух, а затем в конце процесса сжатия вводить в цилиндр жидкое топливо (горючее).
Недостатком двигателя Дизеля по сравнению с двигателем Отто является: наличие компрессора для распыления жидкого топлива, на работу которого расходуется 6-10% общей мощности двигателя; сло
23.1. Циклы реактивных двигателей Реактивный двигатель представляет собой устройство, в котором химическая энергия топлива преобразуется в кинетическую
ПВРД — это ВРД, в которых сжатие воздуха осуществляется только за счет скоростного напора. ПВРД могут применяться как для дозвуковых, так и для сверхзвуковых полетов. Основным параметром П
В пульсирующих ВРД со сгоранием топлива при u=соnst применяются обратные клапаны, которые устанавливаются на клапанной решетке 2 (рис.23.4) на входе в камеру сгорания 5. Клапаны клапанной
В РД используются ядерная, электрическая, тепловая и химическая энергии. В настоящее время в РД наиболее широко используется химическая энергия топлива,
ГТУ называются теплоэнергетические устройства, в которых рабочим телом служат газообразные продукты сгорания топлива (или другие газы, нагретые т
Реальные циклы ГТУ отличаются от идеальных тем, что в действительных циклах учитываются неизбежные тепловые потери. На рис. 25.5 показан реальный цикл ГТ
Реальные рабочие тела – вода и водяной пар. Параметры и функции ...
... Перегретым паром называется пар, полученный из сухого насыщенного пара при подводе к нему при P = Const некоторого количества теплоты и вызванного этим повышением его температуры. Разность между температурами перегретого пара – tП и ... процессов по h – S диаграмме, как в области насыщенных, так и в области перегретых паров (см. формулу (1.1)). Процессы движения газа, происходящие в различных ...
26.1. Цикл ГТУ со сгоранием при р=const, с регенерацией теплоты и с иотермическим зжатием воздуха Такой цикл изображен в Т,S диаграмме на рис.26.1при наличии регенерации т
Рис. 26.5 При равенстве ,
Использование рабочего тела, изменяющего в течение цикла своё агрегатное состояние, позволяет осуществлять на практике цикл Карно. В случае потока вещества технически наиболее просто осуще
Перечисленные выше недостатки, присущие паросиловой установке, в которой осуществляется цикл Карно на влажном паре, могут быть частично устранены, если отвод теплоты от влажного пара в конденсаторе
Для того, чтобы увеличить термический к.п.д. цикла Ренкина, применяют так называемый перегрев пара в специальном элементе котла — пароперегревателе (рис.28.1), где пар нагревается д
Анализируя цикл Ренкина рис. 28.3 для различных значений давления p1, при T1 = const и p2 = const, может сделать следующие выводы: 1. Чем выше давление p
Из рис. 28.4. видно, что η цикла Ренкина с ростом температуры перегрева пара при одном и том же давлении увеличивается, т.к. возрастает средняя температура подвода теплоты в цикле.
При постоянных значениях начальных параметров пара T1 = const и p1 = сonst уменьшение конечного давления в конденсаторе приводит к повышению η цикла, т.к. в этом случае в
Прежде всего следует заметить, что цикл Ренкина в чистом виде при высоких, а тем более сверхвысоких начальных параметрах пара (10МПа) осуществить невозможно по той причине, что влаж
Охлаждение тел до температуры ниже температуры окружающей среды и поддержание их в охлажденном состоянии в течение длительного времени составляют основную задачу холодильной техники. Для многих про
Воздушная холодильная установка была одним из первых типов холодильных установок, применяемых на практике. На рис. 29.1 приведена принципиальная схема воздушной холодильной машины (ВХМ).
Более выгодны и удобны по сравнению с воздушными паровые компрессорные холодильные установки, позволяющие в области насыщенного пара осуществить изотермический отвод и подвод теплоты, отбираемой у
Основным преимуществом абсорбционных холодильных установок (АХУ) по сравнению с компрессорными явл. использование для выработки холода не электрической а тепловой энергии низкого и среднего потенци
