- •Тема 6: «Теплоемкость газов. Энтропия» 33
- •Тема 7: «Термодинамические процессы идеальных газов» 43
- •Тема 8: «Второй закон термодинамики» 57
- •Тема 9: «Характеристические функции и термодинамические потенциалы. Равновесие систем» 71
- •Тема 10: «Водяной пар» 83
- •Тема 11. Истечение газов и паров 89
- •Тема 1: Основные понятия и определения
- •1.1. Основные термодинамические параметры состояния
- •4. Внутренняя энергия.
- •5. Энтальпия,
- •6. Энтропия,
- •1.2. Термодинамическая система
- •1.3. Термодинамический процесс
- •1.4. Теплота и работа
- •1.5. Термодинамическое равновесие
- •Контрольные вопросы
- •Тема 2: «Состояние идеального газа»
- •2.1. Основные законы идеальных газов
- •2.2. Уравнение состояния идеального газа
- •Тема 4: «Реальные газы»
- •4.1. Уравнение состояния Ван-дер-Ваальса
- •4.2. Уравнения м.П. Вукаловича и и.И. Новикова
- •Контрольные вопросы
- •Тема 5: «Первый закон термодинамики»
- •5.1. Внутренняя энергия
- •5.2. Работа расширения
- •5.3. Теплота
- •5.4. Аналитическое выражение первого закона термодинамики
- •5.5. Энтальпия
- •Контрольные вопросы
- •Тема 6: «Теплоемкость газов. Энтропия»
- •6.1. Основные определения
- •6.2. Удельная (массовая), объемная и мольная теплоемкости газов
- •6.3. Теплоемкость в изохорном и изобарном процессе
- •6.4. Молекулярно-кинетическая и квантовая теории теплоемкости
- •6.5. Истинная и средняя теплоемкости
- •6.6. Зависимость теплоемкости от температуры
- •6.7. Отношение теплоемкостей ср и сυ. Показатель адиабаты
- •6.8. Определение qp и qυ для идеальных газов
- •6.9. Теплоемкость смеси идеальных газов
- •6.10. Энтропия
- •Контрольные вопросы
- •Тема 7: «Термодинамические процессы идеальных газов»
- •7.1. Основные определения
- •7.2. Изохорный процесс
- •7.3. Изобарный процесс
- •7.4. Изотермический процесс
- •7.5. Адиабатный процесс
- •7.6. Политропные процессы
- •Контрольные вопросы
- •Тема 8: «Второй закон термодинамики»
- •8.1. Основные положения
- •8.2. Круговые термодинамические процессы (циклы)
- •8.3. Термический кпд и холодильный коэффициент циклов
- •8.4. Прямой обратимый цикл Карно
- •8.5. Обратный обратимый цикл Карно
- •8.6. Математическое выражение второго закона термодинамики
- •8.7. Изменение энтропии в обратимых и необратимых процессах
- •Контрольные вопросы
- •Тема 9: «Характеристические функции и термодинамические потенциалы. Равновесие систем»
- •Характеристические функции
- •Физический смысл изохорно-изотермического и изобарно-изотермического потенциалов
- •Термодинамическое учение о равновесии
- •9.4. Общие условия равновесия термодинамической системы
- •Контрольные вопросы
- •Тема 10: «Водяной пар»
- •10.1. Основные понятия и определения
- •Контрольные вопросы
- •Тема 11. Истечение газов и паров
- •11.1. Первый закон термодинамики в применении к потоку движущегося газа
- •11.2. Работа проталкивания
- •11.3. Располагаемая работа
- •11.4. Адиабатный процесс истечения
- •11.5. Истечение из суживающегося сопла
- •11.6. Истечение идеального газа из комбинированного сопла Лаваля
- •Контрольные вопросы
5.5. Энтальпия
Энтальпия представляет собой функцию состояния. Энтальпия, отнесенная к массе тела, представляет собой удельную энтальпию i, которая характеризуется следующим соотношением:
Являясь функцией состояния, энтальпия не зависит от характера процесса, а определяется только начальным и конечным состоянием системы.
Изменение энтальпии газа в циклах равно нулю:
Если в качестве независимых параметров выбрать давление р и температуру Т, то выражение первого начала термодинамики можно представить в виде:
или
Значения энтальпии для паров, газов, газовых смесей приводятся в технической и справочной литературе. Пользуясь этими данными, можно определять количество теплоты, участвующее в процессе при постоянном давлении. Энтальпия имеет большое значение и применение при расчетах тепловых и холодильных установок и как параметр состояния рабочего тела значительно упрощает тепловые расчеты. Она позволяет применять графические методы при исследовании всевозможных термодинамических процессов и циклов.
Энтальпией особенно целесообразно пользоваться тогда, когда в качестве основных параметров принимают р и Т.
Контрольные вопросы
Какие существуют формулировки первого закона термодинамики?
Что понимается под внутренней энергией идеального газа?
Является ли внутренняя энергия функцией состояния или процесса?
Чему равно изменение внутренней энергии в круговом процессе?
Записать аналитическое выражение первого закона термодинамики.
Вывод уравнения работы в произвольном процессе.
Показать, что работа и количество теплоты зависят от характера процесса.
Что такое энтальпия?
Другая форма аналитического выражения первого закона термодинамики с использованием энтальпии.
Задача
Паротурбинная установка сахарного завода мощностью N=2000 кВт имеет КПД 30%. На нее расходуется топливо с теплотой сгорания Qнр=27000 кДж/кг. Определить суточный расход топлива.
Решение:
Ответ: 21333 кг.
Тема 6: «Теплоемкость газов. Энтропия»
6.1. Основные определения
При расчете теплового оборудования наиболее важным является оценка теплоты, участвующей в процессе.
Сообщение телу теплоты приводит к изменению его состояния и сопровождается изменением температуры. Отношение элементарного количества теплоты δq, полученного телом при бесконечно малом изменении его состояния, к изменению его температуры dt называется удельной теплоемкостью тела:
Величина q зависит не только от температуры, но и от вида процесса подвода теплоты.
Общее количество теплоты, полученное в данном процессе, определяется выражением:
Количество теплоты и теплоемкость зависят от характера процесса, величина теплоемкости варьируется в интервале от–∞ до + ∞.
6.2. Удельная (массовая), объемная и мольная теплоемкости газов
Различают теплоемкости:
1. Удельная (массовая) теплоемкость сх – величина, равная отношению теплоемкости однородного тела к его массе.
Единицы измерения
2. Объемная теплоемкость с′х – отношение теплоемкости рабочего тела к его нормальному объему при нормальных физических условиях.
Единицы измерения
3. Молярная теплоемкость см – произведение удельной теплоемкости на молярную массу вещества.
Единицы измерения
Между указанными теплоемкостями существует взаимосвязь:
где – удельный объем при нормальных физических условиях;
– молярная масса вещества.