Абсолютное давление

Давление – это средний результат силового воздействия атомов и молекул на ограничивающие поверхности и определяется как отношение нормальной составляющей силы к площади поверхности.

[ / ] = Па

Кроме “Па” для измерения давления используются также такие единицы, как

1 = 1 техническая атмосфера = 735,6 мм.рт.ст.

1 бар = 10⁵ Па = 750 мм.рт.ст.

Различают барометрическое (атмосферное); манометрическое (избыточное); вакуумметрическое и абсолютное давления.

Абсолютное давление является расчетным и не может быть определено экспериментальным путем.

Давление столба атмосферного воздуха на поверхность земли называется атмосферным давлением.

Рассмотрим определение абсолютного давления газа, находящегося в резервуаре:

P_моном = P_абс - P_бар

P_абс = P_моном + P_бар

P_вак = P_бар - P_абс

P_абс = P_бар - P_вак

Удельным объемом называется объем, который занимает 1кг вещества.

[ ]

Параметром состояния является также величина обратная удельному объему, представляющая собой плотность.

[ ]

Температура характеризует степень нагретости тела и является мерой интенсивности теплового движения атомов и молекул.

Для измерения температуры используется влияние этого параметра на те или иные физические характеристики вещества (объемное и линейное расширение, электрическое сопротивление, термо - ЭДС, излучательная способность).

Все температурные шкалы делятся на экспериментальные (эмпирические) и расчетные.

Основной экспериментальной шкалой является шкала Цельсия, в которой принято за 0⁰С температура таяния льда, а за 100⁰С. - температура кипения химически чистой воды при давлении 760 мм.рт.ст.

В настоящее время для измерения температуры используется международная практическая температурная шкала (МПТШ – 68)имеющая не две опорные или реперные точки (как шкала Цельсия), а шесть точек, как области низких, так и высоких температур. За единицу измерения температуры принят 1 градус Цельсия. Кроме этих шкал существуют шкалы Фаренгейта, Реомюра, Ренкина.

Абсолютная термодинамическая шкала температур (шкала Кельвина), является расчетной и имеет одну опорную точку. Этой точкой является тройная точка воды, т.е. температура, при которой находятся в равновесии твердая, жидкая и газообразная фазы.

Шкала Кельвина рассчитывается на основании 2-го закона термодинамики. Температура тройной точки воды имеет значение T_л = 273,16 К.

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 1 кг 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) Энтальпи я.

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.

Тема: ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ РАБОТЫ (РАБОТЫ ИЗМЕНЕНИЯ ОБЪЕМА)

Определим механическую работу, которую совершает термодинамическая система в результате изменения ее объема.

работа -

;

Значение интеграла зависит от вида подинтегральной функции, т.е. от вида т/д процесса.

Работа имеет не только абсолютное значение, но и знак (если )