Всё сдал! - помощь студентам онлайн Всё сдал! - помощь студентам онлайн

Реальная база готовых
студенческих работ

Узнайте стоимость индивидуальной работы!

Вы нашли то, что искали?

Вы нашли то, что искали?

Да, спасибо!

0%

Нет, пока не нашел

0%

Узнайте стоимость индивидуальной работы

это быстро и бесплатно

Получите скидку

Оформите заказ сейчас и получите скидку 100 руб.!


Основные функции теплопередачи: типы граничных условий, основные коэффициенты). Получение основных термодинамических процессов (Работа, теплота и энергия при различных термодинамических процессах)

Тип Реферат
Предмет Термодинамика

ID (номер) заказа
1788481

200 руб.

Просмотров
1014
Размер файла
3.28 Мб
Поделиться

Ознакомительный фрагмент работы:

Содержание

Введение 3
1 Теплопередача, коэффициент теплопередачи 5
1.1 Теплопередача через стенки при граничных условиях 5
третьего рода и стационарном режиме 5
1.1.1. Теплопередача через плоские стенки 5
1.1.2 Теплопередача через цилиндрические стенки 10
1.1.3 Теплопередача через шаровую стенку 14
1.1.4 Теплопередача через ребристую поверхность 15
Критический диаметр цилиндрической стенки 17
2 Общие вопросы исследования термодинамических процессов 20
2.1 Изохорный процесс 21
2.2 Изобарный процесс 24
2.3 Изотермический процесс 27
2.4 Адиабатный процесс 29
Заключение 34
Список литературы 36


Введение

В основе комфортной жизни человека сегодня лежит возможность использования энергии и вещества. И энергия, и вещество необходимы нам в достаточном количестве и в нужной форме. Однако в природе энергия и вещества встречаются, как правило, не в том виде, который требуется человеку, поэтому необходимо обеспечить их преобразование. Указанными преобразованиями занимаются такие отрасли промышленности, как энергетика, химическая промышленность, металлургия. Первостепенной задачей промышленности является преобразование природных ресурсов (уголь, нефть, газ, древесина, руда, вода, воздух и т.д.) в необходимые человеку вещества, материалы и энергию. В качестве источников энергии выступают также гидроресурсы, атмосфера, Солнце.
Процессы переработки сырья и энергии в требуемую форму имеют нечто общее. Если источником энергии являются минеральные ресурсы (нефть, природный газ) или древесина, то энергия выделяется в результате процессов горения, в которых в результате протекания химических реакций образуются продукты сгорания и выделяется тепловая энергия. В свою очередь, процессы переработки сырья зачастую требуют нагрева или охлаждения рабочего тела, т.е. затрат энергии. Указанные процессы очень сложны, но, тем не менее, существуют некоторые общие закономерности, которые можно использовать при анализе как процессов переработки вещества так и преобразования энергии. Эти закономерности удалось сформулировать в рамках термодинамики — науки о закономерностях превращения энергии и вещества.
Термодинамика — наука о закономерностях превращения энергии и веществ.
Термин «термодинамика» происходит от греческих слов thewie (тепло) и dynamis (сила), т.е. изначально термодинамика — учение о движущей силе теплоты. Однако в настоящее время этот термин и сфера применения законов термодинамики гораздо шире. В частности, аппарат термодинамики широко используется в химической технологии, нефтегазовой промышленности, энергетике, материаловедении, металлургии, геохимии, плазмохимии, при решении задач горения и взрыва и т.д.
1 Теплопередача, коэффициент теплопередачи

Теплопередача – процесс передачи теплоты от горячей жидкости к холодной через разделяющую их твердую стенку.
Теплопередача это весьма сложный процесс, который определяется явлениями теплопроводности, конвекции и теплового излучения. Самый простой процесс теплопередачи состоит из трех процессов. Первый процесс – теплоотдача от горячей жидкости к стенке. Второй процесс – теплопроводность через стенку. Третий процесс – теплоотдача от стенки к холодной жидкости.
Количественной характеристикой процесса теплопередачи является коэффициент теплопередачи К, Вт/(м2 К) . Числовое значение коэффициента теплопередачи определяет количество теплоты, передаваемое от горячей жидкости через единицу поверхности стенки за единицу времени и холодной жидкости при условии, что разность температур между жидкостями равна 1 К.
1.1 Теплопередача через стенки при граничных условияхтретьего рода и стационарном режиме1.1.1. Теплопередача через плоские стенкиА). Однослойная плоская стенка.
Рассмотрим однородную плоскую стенку с λ = const и толщиной δ. Температура горячей жидкости tж1 , холодной tж2 . Коэффициент теплоотдачи от горячей жидкости к стенке α1 , а от стенки к холодной жидкости α2 (Рисунок 1).
При стационарном тепловом режиме количество теплоты, переданное от горячей жидкости к холодной, определяется:
235839060325
1815465-424815
Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 1
Определяем температурный напор:
2358390142875
Складывая эти уравнения и выделяя плотность теплового потока, имеем:
Коэффициент теплопередачи:
2358390135890
Величина, обратная коэффициенту теплопередачи, называется термическим сопротивлением теплопередачи, или общим термическим сопротивлением:
где Rα1 – термическое сопротивление теплоотдачи от горячей жидкости к стенке, (м2К)/Вт;
Rст – термическое сопротивление теплопроводности (стенки),
(м2К)/Вт;
Rα2 – термическое сопротивление теплоотдачи от стенки к холодной жидкости, (м2К)/Вт.
Б) Многослойная плоская стенка.
Рассмотрим стенку, состоящую из нескольких слоев, например, трех слоев (Рисунок 2).
185356550800
Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 2
Толщины слоев δ1,δ2 ,δ3 , значения теплопроводности λ1,λ2 ,λ3 .
С одной стороны – горячая жидкость с температурой tж1 и коэффициентом теплоотдачи α1, с другой стороны – холодная жидкость с температурой tж2 и коэффициентом теплоотдачи α2.
При стационарном тепловом режиме поверхностная плотность теплового потока постоянна, имеем:
1996440-205740
Выражаем разность температур:
194881545085
Складываем правые и левые части уравнений и выделяем значение плотности теплового потока:
129159057150
1691640310515Коэффициент теплопередачи для трехслойной плоской стенки:
1043305308610Температуры определяются из системы уравнений (г):
Распределение температур при теплопередаче через плоскую многослойную стенку имеет вид ломаной прямой линии (см. Рисунок 2).
Если стенка состоит из нескольких слоев, то по аналогии с вышеизложенным значение коэффициента теплопередачи принимает вид:
205359016510
В). Графический метод определения температур на поверхности (t1 и t2) и в плоскости соприкосновения слоев 1 (tсл1 и tсл2) на примере трехслойной стенки (см. Рисунок 3). Для этого по оси абсцисс в одном масштабе откладываются последовательно все термические сопротивления, а по оси ординат в масштабе откладывают температуры жидкостей tж1 и tж2. Соединяя полученные точки прямой линией АВ, получаем в точке пересечения ее с остальными ординатами искомые температуры на поверхности слоев стенки t1, tсл1, tсл2, t2.
1.1.2 Теплопередача через цилиндрические стенки-422910116205А. Однородная цилиндрическая стенка.
Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 3
Задана цилиндрическая стенка (труба) с внутренним диаметром d1, наружным d2, длиной l (Рисунок 4). Стенка трубы имеет значение теплопроводности λ. Внутри трубы протекает горячая жидкость с температурой tж1, коэффициент теплоотдачи α1(граничные условия третьего рода), а снаружи – холодная с температурой tж2 и коэффициентом теплоотдачи α2 от стенки к холодной жидкости.
192976518415
Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 4
При стационарном тепловом режиме имеем:
2101215131445
Выражаем разность температур из (д), полученные выражения складываем и определяем значение линейной плотности теплового потока:
1548765123825
Линейный коэффициент теплопередачи
154876526670
К –Втм*К линейный коэффициент теплопередачи – количество теплоты, передаваемой от горячей жидкости за единицу времени через 1 п. м длины трубы к холодной жидкости при условии, что разность температур между жидкостями равна 1 К.
183451599060
Общее линейное сопротивление равно сумме линейного термического сопротивления теплопроводности стенки и линейных термических сопротивлений теплоотдачи.
1139190556260Значения температур t1 и t2 можно определить из системы уравнений (д):
Б.
Б. Многослойная цилиндрическая стенка.
Рассмотрим передачу теплоты через многослойную цилиндрическую стенку на примере трехслойной.
Диаметры и значения 𝜆 слоев известны (Рисунок 5). Температуры горячей и холодной жидкостей tж1 и tж2. Коэффициенты теплоотдачи от горячей жидкости к стенке α1 и от стенки к холодной жидкости α2.
216789081280
Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 5
Требуется определить q1, t1, tсл1 , tсл2, t2.
1863090203200
Система уравнений SEQ Система_уравнений \* ARABIC 1
901065923290Выражаем разность температур, полученные выражения складываем и определяем в конечном итоге значение линейной плотности теплового потока:
Линейный коэффициент теплопередачи для трехслойной стенки имеет вид:
1196340114300
Распределение температур при теплопередаче через трехслойную цилиндрическую стенку показано на Рисунке 5.
Для многослойной цилиндрической стенки:
1586865136525
Неизвестные температуры стенки t1 и t2 и температуры между слоями определяются из (системы уравнений 1):
662940184150
В случае использования тонких цилиндрических стенок значение коэффициента теплопередачи определяют по тому же уравнению, что и для плоской многослойной стенки. Это положение используется на практике, например, при расчете теплообменных аппаратов, которые обычно имеют трубчатую конструкцию.
1.1.3 Теплопередача через шаровую стенкуИмеем шар с внутренним диаметром d1 , наружным d2 и значение теплопроводности стенки 𝜆 (Рисунок 6). Внутри шара протекает горячая жидкость с температурой tж1 и коэффициентом теплоотдачи α1 от горячей жидкости к стенке шара, с другой – холодная жидкость с температурой tж2 и коэффициентом теплоотдачи α2 от стенки шара к холодной жидкости.
Требуется определить тепловой поток и температуры на поверхностях стенок.
185356527940
Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 6
При стационарном тепловом режиме:
221551575565Система уравнений SEQ Система_уравнений \* ARABIC 2
Из системы уравнений 2 выражаем разность температур, полученные уравнения складываем и определяем значение:
96774026035
1310640308610Коэффициент теплопередачи для шаровой стенки:
Температуры на поверхностях стенки можно определить из системы уравнений 2:
107251562865
1.1.4 Теплопередача через ребристую поверхностьРебристые стенки применяются для выравнивания термических сопротивлений теплоотдаче с обеих сторон стенки, когда одна поверхность омывается капельной жидкостью с большим коэффициентом теплоотдачи, а другая поверхность омывается газом с малым коэффициентом теплоотдачи, создающим большое термическое сопротивление.
Оребрение стенки с большим термическим сопротивлением позволяет увеличить ее поверхность соприкосновения с горячим (или холодным) теплоносителем, уменьшить общее термическое сопротивление теплопередачи и увеличить тепловой поток.
Рассмотрим плоскую стенку толщиной δ и значением теплопроводности 𝜆. Одна сторона стенки гладкая и имеет поверхность F1, а другая оребренная и имеет поверхность F2 (Рисунок 7). Температура горячей жидкости tж1 (эта жидкость омывает гладкую поверхность), коэффициент теплоотдачи α1 от горячей жидкости к гладкой поверхности стенки. Температура холодной жидкости tж2 и приведенный коэффициент теплоотдачи α2 от оребренной поверхности к холодной жидкости (принимается температура t2, одинаковая для всей оребренной поверхности), α2<<α1. Требуется определить тепловой поток Q.
2005965-148590
Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 7
При стационарном тепловом режиме:
2110740148590
Выражаем из уравнений разность температур, полученные уравнения складываем и определяем значение Q:
177736580645
Коэффициент теплопередачи Кр:
200596582550
Если расчет вести на единицу гладкой поверхности:
127254084455
1434465307340Если расчет вести на единицу оребренной поверхности:
Отношение площади оребренной поверхности F2 к площади гладкой поверхности F1 называется коэффициентом оребрения φ, φ = F2/F1.
Поверхность оребряется с целью как выравнивания термических сопротивлений, так и для интенсификации процессов теплопередачи.
Критический диаметр цилиндрической стенкиРассмотрим влияние изменения наружного диаметра на линейное термическое сопротивление однородной цилиндрической стенки.
1996440123825
43110151125855Так как значения α1, 𝜆, d1 и α2 постоянны, то полное термическое сопротивление теплопередаче будет зависеть только от наружного диаметра. Тогда линейное термическое сопротивление теплоотдаче от горячей жидкости к стенке 1/ α1d1=Rl1 будет постоянно.
Термическое сопротивление теплопроводности
4311015255270с увеличением d2 будет возрастать
Термическое сопротивление теплопроводности
будет уменьшаться.
Изменение всех термических сопротивлений цилиндрической стенки в зависимости от наружного диаметра показано на Рисунке.8.
192976576200
Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 8
Для того чтобы определить влияние наружного диаметра трубопровода на термическое сопротивление, необходимо исследовать функцию R как функцию внешнего диаметра трубопровода. Возьмем производную от R по d2 и приравняем к нулю.
211074053340
т. е. значение d2 соответствует экстремальной точке кривой Rl =f(d2).
Исследовав на максимум и минимум, получаем, что в экстремальной точке имеет место минимум. Тогда при значении d2=2𝜆/α2 линейное термическое сопротивление теплопередаче будет минимальным.
Значение наружного диаметра трубы, соответствующего минимальному полному линейному термическому сопротивлению теплопередаче называется критическим диаметром цилиндрической стенки:
260604059055
При d2< d кр2 с увеличением d2 снижается Rl , так как увеличение наружной поверхности оказывает на термическое сопротивление большее влияние, чем увеличение толщины стенки; при d2>dкр 2 с увеличением d2 Rl возрастает, что указывает на доминирующее влияние толщины стенки.
Вышеизложенное необходимо учитывать при выборе тепловой изоляции.
196786581915
Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 9
Рассмотрим критический диаметр изоляции, наложенной на трубу (Рисунок 9).
Полное термическое сопротивление для этой трубы:
160718571120
И линейная плотность теплового потока:ql=π∆tRl.
198691570485
Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 10
При увеличении наружного диаметра изоляции d3 линейная плотность теплового потока сначала возрастает и при d3 = dкр имеет максимум. При дальнейшем увеличении наружного диаметра изоляции снижается (Рисунок 10).
Таким образом, выбрав теплоизоляционный материал для оголенной поверхности трубы, необходимо сначала рассчитать критический диаметр dкр.
Если dкр>d2 , то такой материал в качестве теплоизоляции применять нецелесообразно. В области d2< d3 <dкр при увеличении толщины изоляции будет наблюдаться увеличение теплопотерь, и только при d3=d3эф тепловые потери станут такими же, как для первоначально неизолированной трубы, т. е. некоторый слой теплоизоляции не будет оправдывать своего назначения. Для эффективной работы теплоизоляции необходимо, чтобы dкр ≤d2 .
2 Общие вопросы исследования термодинамических процессов

Первый закон термодинамики устанавливает взаимосвязь между количеством теплоты, изменением внутренней энергии и внешней работой газа, причем количество теплоты, подводимое к телу или отводимое от него, зависит от характера процесса.
К основным процессам, имеющим большое значение как для теоретических исследований, так и для практических работ в технике, относятся: изохорный, протекающий при постоянном объеме; изобарный, протекающий при постоянном давлении; изотермический, протекающий при постоянной температуре; адиабатный, протекающий при отсутствии теплообмена с внешней средой.
Для всех процессов устанавливается общий метод исследований, который заключается в следующем:
1) выводится уравнение кривой процесса на p-v- и T-s диаграммах;
2) устанавливается зависимость между основными параметрами рабочего тела в начале и конце процесса;
3) определяется изменение удельной внутренней энергии по формуле, справедливой для всех процессов идеального газа:
или при постоянной теплоемкости:
4) вычисляется работа изменения объема газа по основной формуле:
5) определяется удельное количество теплоты, участвующее в процессе, по формуле:
6) определяется изменение удельной энтальпии в процессе по формуле, справедливой для всех процессов идеального газа:
или для постоянной теплоемкости:
7) определяется изменение удельной энтропии идеального газа по формулам:
Рассматриваемые процессы считаются обратимыми.
2.1 Изохорный процессПроцесс, протекающий при постоянном объеме, называют изохорным ( dv=0, или v=const). Кривая процесса называется изохорой. На рис. 11 представлен график процесса. Из уравнения состояния идеального газа TR vp при v=const получаем:
Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 11
При постоянном объеме давление газа изменяется прямо пропорционально абсолютным температурам:
Внешняя работа газа при v=const равна нулю, так как dv=0. Следовательно,
Удельная располагаемая (полезная) внешняя работа l', которая может быть передана внешнему объекту работы, определяется по формуле:
Полученное выражение показывает, что полезная внешняя работа l' в изохорном процессе равна работе проталкивания: l'=p1v-p2v (например, проталкивание несжимаемой жидкости по каналу от одного сечения к другому). Основное уравнение первого закона термодинамики при l=0 принимает вид:
Количество теплоты, участвующее в процессе при постоянной теплоемкости, равно:
Вся внешняя теплота расходуется только на изменение внутренней энергии тела. При переменной теплоемкости в процессе 1-2:
Если процесс 1-2 осуществляется с увеличением давления, то удельное количество теплоты в нем подводится, при этом увеличиваются внутренняя энергия и температура газа. Если давление в процессе понижается, то удельное количество теплоты отводится, уменьшаются внутренняя энергия и температура газа (см.рис. 12). Изменение удельной энтропии в обратимом изохорном процессе определяем из уравнения :
но при constv → v2ln / v1 0 , поэтому изменение удельной энтропии при постоянной теплоемкости равно:
Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 12 – Термодинамические процессы на Т-s диаграмме
Как показывает данное уравнение, изохора на T-s диаграмме представляет собой кривую 1-2 (рис. 12). Подкасательная L3-4 к кривой 1-2 в любой ее точке дает значение истинной теплоемкости сv. Действительно, величина подкасательной в точке 2, по правилу аналитической изометрии
Площадь 3124 в некотором масштабе изображает в процессе 1-2 количество теплоты qv , расходуемой на изменение удельной внутренней энергии газа (u2-u1). Изохоры различных объемов являются эквидистантными кривыми, имеющими при одной и той же температуре одинаковые угловые коэффициенты. Изохоры, построенные для различных объемов, смещены одна относительно другой на расстояние, которое определяется по уравнению (6.43) при T=const (см.рис. 12):
Чем больше объем газа, тем дальше находится изохора от оси ординат.
2.2 Изобарный процесс

Процесс, протекающий при постоянном давлении, называют изобарным (dp=0 или p=const). Кривая процесса называется изобарой. На рис. 13 изображен график процесса. Из уравнения состояния идеального газа для изобарного процесса: const . p R / p v / T
Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 13 – Изобарный процесс на p-V диаграмме
Это соотношение называется законом Гей-Люссака. Для процесса 1-2:
В изобарном процессе объемы одного и того же количества газа изменяются прямо пропорционально абсолютным температурам. При расширении газа его температура возрастает, при сжатии — уменьшается. Удельная работа изменения объема при этом выражается следующим уравнением:
или
Удельная располагаемая (полезная) внешняя работа:
Изменение удельной внутренней энергии:
Основное уравнение первого закона термодинамики при p=const (dp=0) имеет вид:
Следовательно, удельное количество теплоты, сообщенное телу в изобарном процессе, при постоянной теплоемкости:
или при переменной теплоемкости:
Часть сообщенного удельного количества теплоты q1-2,p , равная p(v2-v1, переходит в работу расширения, а другая часть идет на увеличение удельной внутренней энергии тела. Для обратимого изобарного процесса при постоянной теплоемкости изменение удельной энтропии находится по уравнению:
но при p=const →ln(p2/p1)=0, поэтому
Изобара на T-s диаграмме изображается кривой 7-5 (см. рис. 12) и, подобно изохоре, обращена выпуклостью вниз. Подкасательная L8-6 к кривой 7-5 в любой ее точке дает значение истинной теплоемкости ср. Для точки 5 подкасательная:
Площадь 8756 под изобарой в некотором масштабе изображает удельное количество теплоты qp, сообщаемое газу и равное изменению удельной энтальпии h2-h1.
Все изобары являются эквидистантными кривыми, имеющими при одной и той же температуре одинаковые угловые коэффициенты. Горизонтальное расстояние между изобарами различных давлений определяется по уравнению при T=const (см. рис. 12):
Из последнего уравнения следует, что расстояние между изобарами зависит от давлений и природы газа. Чем больше давление газа, тем изобара ближе к оси ординат. Из сопоставления уравнений следует, что в случае осуществления изохорного и изобарного процессов в одном интервале температур возрастание удельной энтропии будет больше в изобарном процессе, так как ср всегда больше cv . Изобары являются более пологими кривыми, чем изохоры (см. рис. 12).
2.3 Изотермический процессПроцесс, протекающий при постоянной температуре, называют изотермическим (T=const, или dT=0). Кривая процесса называется изотермой (рис. 7.4). Для изотермического процесса идеального газа:
или
Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 14 – Изотермический процесс на P-v диаграмме
При постоянной температуре объем газа изменяется обратно пропорционально его давлению (закон Бойля — Мариотта). На р-v диаграмме изотермный процесс представляет собой равнобокую гиперболу. Основное уравнение первого закона термодинамики при T=const получает простой вид:
Количество подведенной к рабочему телу теплоты численно равно работе изменения объема. Зная уравнение изотермического процесса для идеального газа, можно подсчитать работу процесса. Удельная работа изменения объема:
но из уравнения изотермы имеем p vp1v1, или pp1 v1/ v, поэтому:
Интегрируя последнее уравнение, получаем:
Полученное уравнение определяет удельную работу и внешнее удельное количество теплоты идеального газа. При переходе к десятичным логарифмам имеем:
Удельная располагаемая внешняя работа l' определяется по формуле:
т. е. в изотермическом процессе идеального газа l'=ql, или удельная работа изменения объема, располагаемая (полезная) работа и удельное количество теплоты, полученное телом, равны, между собой. Теплоемкость в изотермическом процессе:
Энтальпия и внутренняя энергия идеального газа не меняются, т. е. dh=0 и du=0.
Изотермический процесс на T-s диаграмме изображается прямой, параллельной оси абсцисс (см. рис. 12). Для определения изменения удельной энтропии следует воспользоваться уравнением:
Откуда
Удельное количество теплоты, участвующее в изотермическом процессе, равно произведению изменения удельной энтропии (s2-s1) на абсолютную температуру T: q=T(s2-s1).
2.4 Адиабатный процессПроцесс, протекающий без подвода и отвода теплоты, т. е. при отсутствии теплообмена рабочего тела с окружающей средой, называют адиабатным, а кривая этого процесса называется адиабатой. Для получения адиабатного процесса необходимым и обязательным условием является q =0 и, следовательно, q=0. Обратимый адиабатный процесс можно осуществить в цилиндре с абсолютно нетеплопроводными стенками при бесконечно медленном перемещении поршня. Выведем уравнение адиабаты. Из уравнений первого закона термодинамики при q =0 имеем:
Разделив первое уравнение на второе, получим:
Интегрируя последнее уравнение при условии, что k=const (cp=const и cv=const), находим:
После потенцирования имеем:
откуда уравнение адиабаты
При адиабатном процессе произведение давления на объем газа в степени k есть величина постоянная. Величину k называют показателем адиабаты. Рассмотрим зависимость между основными параметрами в адиабатном процессе. Из уравнения адиабаты следует, что
Если эти соотношения параметров тела подставить в уравнение состояния для крайних точек процесса (p1/p2)(v2/v1)=T2/T1, то после соответствующих преобразований найдем:
3377565102870
Удельная работа изменения объема
совершаемая телом над окружающей средой при равновесном адиабатном процессе, может быть вычислена по уравнению адиабаты:
или
откуда
Из полученного выражения могут быть получены следующие формулы:
Отношение температур заменяем отношением объемов и давлений;
Все зависимости между р, v, T и уравнения работы получены при условии, что k=const. При переменной k обычно при расчетах берут среднее значение k, соответствующее изменению температуры в процессе по уравнению:
Уравнения первого закона термодинамики для адиабатного процесса (0q ) имеют следующий вид:
Согласно первому закону термодинамики, удельная работа изменения объема в адиабатном процессе получается за счет убыли удельной внутренней энергии тела:
Если газ расширяется, то его внутренняя энергия и температура убывают; если газ сжимается, то его внутренняя энергия и температура возрастают. Удельная теплоемкость в адиабатном процессе из выражения q/dT c при 0q также равна нулю. Вычислим располагаемую (полезную) внешнюю работу в адиабатном процессе:
Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 15 – Располагаемая внешняя работа политропного процесса на P-v диаграмме
При обратимом адиабатном процессе идеального газа располагаемая внешняя работа будет в k раз больше удельной работы изменения объема и обратна ей по знаку. Действительно, из уравнения адиабаты следует, что -dp/pkdv/v или kpdv -vdp , т.е. l’=kl
Следовательно,
и
Графически располагаемая внешняя работа изображается на P-v диаграмме пл. ABCD (рис. 15) или площадью, ограниченной линией процесса, крайними абсциссами и осью ординат. На рис. 16 видно, что, поскольку в уравнении адиабаты k1 , она на P-v диаграмме идет круче, чем изотерма. Для обратимого адиабатного процесса 0q , поэтому:
т. е. обратимый адиабатный процесс является одновременно изоэнтропным (или при постоянной энтропии). Протекание необратимого адиабатного процесса можно наглядно изобразить на T-s диаграмме.
Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 16 – Сравнение адиабаты и изотермы на P-v диаграмме
Применяя уравнение первого закона термодинамики для необратимых процессов и считая, что всегда qтр0 и T0, получаем, что необратимый адиабатный процесс не является изоэнтропным (изменение удельной энтропии не равно нулю) и независимо от его направления, как при расширении, так и при сжатии сопровождается увеличением удельной энтропии. На рис. 12 обратимый адиабатный процесс изображается прямыми О-b или d-c, необратимый адиабатный процесс расширения - кривой О-с, а процесс сжатия - с-е.
Заключение

Если в термодинамической системе меняется хотя бы один из параметров любого входящего в систему тела, то в системе происходит термодинамический процесс.
Основные термодинамические параметры состояния Р (давление), V (объем), Т (температура) однородного тела зависят один от другого и взаимно связаны.
Термодинамические процессы часто изображаются на графиках состояния, где по осям отложены параметры состояния. Точки, на плоскости такого графика, соответствуют определенному состоянию системы, линии на графике соответствуют термодинамическим процессам, переводящим систему из одного состояния в другое.
Если поршень зафиксирован, и объем не меняется, то произойдет повышение давления в сосуде. Такой процесс называется изохорным (V = const), идущий при постоянном объеме.
Если поршень свободен то нагреваемый газ будет расширятся при постоянном давлении такой процесс называется изобарным (P = const), идущим при постоянном давлении.
Если, перемещая поршень, изменять объем газа в сосуде то, температура газа тоже будет изменяться, однако можно охлаждая сосуд при сжатии газа и нагревая при расширении можно достичь того, что температура будет постоянной при изменениях объема и давления, такой процесс называетсяизотермическим (Т = const).
Процесс, при котором отсутствует теплообмен между системой и окружающей средой, называетсяадиабатным, при этом количество теплоты в системе остается постоянными (Q=const).
Термодинамические процессы, в результате которых рабочее тело, проходя последовательно различные состояния, возвращается снова в первоначальное (исходное) состояние, называются замкнутыми процессами или циклами.
Термодинамические циклы описывают работу идеальных тепловых машин, в которых тепло превращается в механическую работу наиболее совершенно, так как предполагается, что они работают без трения, без охлаждения стенок цилиндра, и не принимаются во внимание многие другие обстоятельства, имеющие место в реальных двигателях и понижающие степень совершенства преобразования в них теплоты в работу. Таким образом, изучение идеальных термодинамических циклов позволяет определить наибольшее возможное с термодинамической точки зрения значение коэффициента полезного действия превращения теплоты в механическую работу в рассматриваемых условиях.
Список литературы

1 Кузнецов В.Н., В. В. Овсянников, А. С. Анисимов, М. В. Кокшаров, В. В. Крайнов; Термодинамика и теплопередача: Учебное пособие. Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2006. 128 с.
2 Мирам А.О., Павленко В.А. Техническая термодинамика. тепломассообмен: Учебное издание. – М.: Издательство АСВ, 2011. – 352 с.
3 Кушнырев В.И., Лебедев В.И., Павленко В.А. Техническая термодинамика и теплопередача: Учебник, 1-е издание. – М.: Стройиздат, 1986.
4 Кузнецов С.И. Термодинамика: учебное пособие / под ред. В.В. Ларионова. Томск: Издательство ТПУ, 2011. 177 с.
5 Савушкин Л.Н. Молекулярная физика и термодинамика: учебное пособие. СПб.: Издательство СПбГУТ, 2012. 58 с.


Нет нужной работы в каталоге?

Сделайте индивидуальный заказ на нашем сервисе. Там эксперты помогают с учебой без посредников Разместите задание – сайт бесплатно отправит его исполнителя, и они предложат цены.

Цены ниже, чем в агентствах и у конкурентов

Вы работаете с экспертами напрямую. Поэтому стоимость работ приятно вас удивит

Бесплатные доработки и консультации

Исполнитель внесет нужные правки в работу по вашему требованию без доплат. Корректировки в максимально короткие сроки

Гарантируем возврат

Если работа вас не устроит – мы вернем 100% суммы заказа

Техподдержка 7 дней в неделю

Наши менеджеры всегда на связи и оперативно решат любую проблему

Строгий отбор экспертов

К работе допускаются только проверенные специалисты с высшим образованием. Проверяем диплом на оценки «хорошо» и «отлично»

1 000 +
Новых работ ежедневно
computer

Требуются доработки?
Они включены в стоимость работы

Работы выполняют эксперты в своём деле. Они ценят свою репутацию, поэтому результат выполненной работы гарантирован

avatar
Математика
Физика
История
icon
136882
рейтинг
icon
5824
работ сдано
icon
2637
отзывов
avatar
Математика
История
Экономика
icon
135700
рейтинг
icon
3028
работ сдано
icon
1325
отзывов
avatar
Химия
Экономика
Биология
icon
90036
рейтинг
icon
1992
работ сдано
icon
1252
отзывов
avatar
Высшая математика
Информатика
Геодезия
icon
62710
рейтинг
icon
1046
работ сдано
icon
598
отзывов
Отзывы студентов о нашей работе
50 871 оценка star star star star star
среднее 4.9 из 5
СахГУ
Работа выполнена очень быстро, и очень качественно, советую данного исполнителя!
star star star star star
НИУ МЭИ
Работа выполнена досрочно, за что отдельное спасибо. Претензий к исполнителю нет.
star star star star star
СПБГИК
Огромное спасибо Лидии за проделанную работу, а главное на быстрое реагирование, это было ...
star star star star star

Последние размещённые задания

Ежедневно эксперты готовы работать над 1000 заданиями. Контролируйте процесс написания работы в режиме онлайн

Коррупционные скандалы 2024

Доклад, Судебная деятельность: этика и антикоррупционные стандарты

Срок сдачи к 10 апр.

только что

Разработка организационной структуры управления для фармацевтического предприятия

Диплом, Общий и стратегический менеджмент

Срок сдачи к 29 мар.

только что

Антикоррупционная экспертиза проекта Указа Губернатора

Контрольная, Экспертиза нормативных правовых актов

Срок сдачи к 28 мар.

1 минуту назад

дописать практическую часть, экономическую и безопасность и...

Диплом, Железнодорожное дело

Срок сдачи к 10 апр.

1 минуту назад

задача

Контрольная, материаловедение

Срок сдачи к 28 мар.

2 минуты назад

Что такое щедрость

Сочинение, Русская литература

Срок сдачи к 29 мар.

3 минуты назад

Решить по одной задаче № 6.8 на стр.624-625; По одной задаче № 6.9 на стр.625-626; По одной задаче № 7.3 на стр.638

Контрольная, Математическое моделирование систем и процессов

Срок сдачи к 12 апр.

3 минуты назад

Написать курсовую по рекультивации

Курсовая, Экология

Срок сдачи к 31 мар.

4 минуты назад

Задание 2-4

Решение задач, Математика, Физика

Срок сдачи к 31 мар.

5 минут назад
5 минут назад

Многоэтажный жилой дом Г. Тольятти

Диплом, ПГС

Срок сдачи к 5 мая

5 минут назад

Решить две задачи по примеру. Проверка и расчет массы фермы.

Контрольная, Расчёт и проектирование сварных конструкций

Срок сдачи к 3 апр.

5 минут назад

Решить 2 и 3 лабораторные работы

Лабораторная, электротехника и электроника

Срок сдачи к 5 апр.

5 минут назад

Изменения в Земельном кодексе

Поиск информации, земельное право

Срок сдачи к 1 апр.

5 минут назад

Выполнить контрольную работу по экономической безопасности. М-01134

Контрольная, экономическая безопасность

Срок сдачи к 15 апр.

6 минут назад

Сделать доклад на тему: Опишите юридическую науку как деятельность научных сообществ

Доклад, История и методология юридической науки

Срок сдачи к 1 апр.

6 минут назад

Законы постоянного тока

Решение задач, Физика

Срок сдачи к 28 мар.

7 минут назад
planes planes
Закажи индивидуальную работу за 1 минуту!

Размещенные на сайт контрольные, курсовые и иные категории работ (далее — Работы) и их содержимое предназначены исключительно для ознакомления, без целей коммерческого использования. Все права в отношении Работ и их содержимого принадлежат их законным правообладателям. Любое их использование возможно лишь с согласия законных правообладателей. Администрация сайта не несет ответственности за возможный вред и/или убытки, возникшие в связи с использованием Работ и их содержимого.

«Всё сдал!» — безопасный онлайн-сервис с проверенными экспертами

Используя «Свежую базу РГСР», вы принимаете пользовательское соглашение
и политику обработки персональных данных
Сайт работает по московскому времени:

Вход
Регистрация или
Не нашли, что искали?

Заполните форму и узнайте цену на индивидуальную работу!

Файлы (при наличии)

    это быстро и бесплатно
    Введите ваш e-mail
    Файл с работой придёт вам на почту после оплаты заказа
    Успешно!
    Работа доступна для скачивания 🤗.