- •Енергозберігаючі технології
- •Затверджено
- •ВСтуп…………………………………………..………5
- •Основні визначення термодинаміки……………………..6
- •2. Перший закон термодинаміки……………………………16
- •3. Другий закон термодинаміки…………………..…………30
- •1. Основні визначення термодинаміки
- •1.1. Методи термодинамічного аналізу довкілля
- •Механічна робота l виконується в тому випадку, коли на тіло масою m діє сила f на проміжку шляху s з прискоренням а:
- •Параметри стану
- •1.3. Поняття про термодинамічні процеси
- •1.3.1. Рівноважні та нерівноважні процеси
- •1.3.2. Оборотні та необоротні процеси
- •1.4. Поняття про ідеальний газ та його основні закони
- •Д (1.2) е н.У.: температура 0c або 273 к; тиск 760 мм рт. Ст. Або 101325 Па;
- •2. Перший закон термодинаміки
- •2.1. Закон збереження та перетворення енергії
- •Зовнішня робота процесу та внутрішня енергія (робочого тіла чи тдс)
- •З . Відки зовнішня робота при кінцевій зміні обєму дорівнює:
- •Внутрішня енергія
- •2.3. Рівняння і-го закону термодинаміки для робочого тіла, яке знаходиться у відносному спокої (закрита система)
- •2.4. Ентальпія
- •2.5. Теплоємність
- •2.6. Формула Майора
- •3. Другий закон термодинаміки
- •3.1. Кругові процеси (цикли). Робота та тепло кругових процесів
- •3.2. Термічний коефіцієнт корисної дії (к. К. Д.) циклу
- •3.3. Поняття про джерела теплоти
- •3.4. Формулювання іі-го закону термодинаміки
- •Загальне формулювання іі-го закону термодинаміки:
- •3.5. Поняття про прямі та обернені цикли
- •3.5.1. Прямі цикли
- •3.5.2. Обернені цикли
- •3.6. Цикли Карно. Теорема Карно
- •3.6.1. Прямий оборотний цикл Карно
- •3.6.2. Обернений оборотний цикл Карно
- •Отже, до робочого тіла від якоїсь машини підводять роботу lстиснзовн.
- •3.6.3. Термічний та холодильний коефіцієнти циклів Карно (прямих оборотних і необоротних)
- •3.7. Ентропія
- •Література
- •Навчальне видання
- •Енергозберігаючі технології
1.4. Поняття про ідеальний газ та його основні закони
Ідеальний газ - це газ, молекули якого розглядаються як матеріальні точки, взаємодія яких між собою обмежена співударами.
Ідеальний газ - це граничний стан реального газу при р→0.
Ідеальний газ строго підпорядкований рівнянню Клапейрона (основне визначення ідеального газу): p·v = Ri·T (для одного кг робочого тіла).
Закон Бойля-Маріотта: р∙V = const при T = const (або p∙v = const) - ізотермічний процес розширення або стиснення газу, p1·v1 = p2·v2.
Закон Гей-Люссака: V/T = const або ∙T = const при p = const – ізобарний процес. В цих рівняннях V - об’єм газу при температурі tC;
= .
Густина газу при нормальних умовах:
Д (1.2) е н.У.: температура 0c або 273 к; тиск 760 мм рт. Ст. Або 101325 Па;
або
G 1
н = ––––– = –––––,
Vн vн
де G – загальна маса газу, кг; Vн – загальний об’єм газу при н.у., м3;
vн- питомий об’єм будь-якого газу за нормальних умов, м3/кг,
vн= 22,4/, м3/кг,
де - молекулярна маса газу, кг/кмоль.
Т
-
-для М кг робочого тіла p۰V = М۰Ri ۰T ;
-для 1 кМоля робочого тіла
м
p·V = R ·Т, де V = 22.4 ––––––,
кМоль
тут Ri – питома газова постійна для конкретного (і-го) газу. Знаходиться за формулою: Ri=R/i, [Дж/(кг•град)], де R=8314 Дж/(кМоль·град); R –універсальна газова постійна, де i-молекулярна маса конкретного (і-го) газу, кг/кмоль; V - молекулярний об’єм ідеального газу за нормальних умов, м3/кмоль.
З молекулярно-кінетичної точки зору “неідеальність” газу обумовлена наявністю в молекули власного обєму та існування міжмолекулярної взаємодії. Реальний газ тим більше відрізняється від ідеального газу, чим вища його густина.
2. Перший закон термодинаміки
2.1. Закон збереження та перетворення енергії
Закон збереження та перетворення енергії є фундаментальним законом природи, який має загальний характер. Цей закон говорить: енергія не зникає безслідно і не виникає з нічого, вона лише переходить з одного виду в інший в різних фізичних та хімічних процесах. Іншими словами, для будь-якої ізольованої системи, кількість енергії, яка міститься в даній системі, зберігається незмінною.
Роботами Джоуля та інших вчених був встановлений принцип еквівалентності теплоти і роботи, закон збереження був поширений на інші види енергії і у відповідності з його змістом став називатися законом збереження та перетворення енергії (І–ий закон термодинаміки).
Цей закон встановлює однозначний звязок між всіма видами енергії в процесі їх взаємоперетворень.
Зовнішня робота процесу та внутрішня енергія (робочого тіла чи тдс)
Я
Рис.
2.1.
До виведення рівняння для розрахунку
кількості роботи розширення.
тіла на величину dV буде здійснюватися робота dL проти сил зовнішнього тиску pc , тоді V2 = V1 + dV (рис. 2.1).
Розглянемо процес збільшення об’єму V тіла довільної форми, який знаходиться в середовищі з тиском pc. Площу поверхні тіла позначимо через F. Якщо зміну об’єму тіла рахувати нескінченно малою (dV), то збільшення об’єму тіла можна розглядати як переміщення кожної точки поверхні цього тіла на відстань dx. Оскільки тиск - це сила, яка діє по нормалі на одиницю поверхні тіла, то очевидно, що сума сил, які діють на всю поверхню тіла, буде дорівнювати
P = pc·F. (2.1)
Робота, яку потрібно затратити для того, щоб, незважаючи на протидію зовнішнього тиску, перемістити поверхню F тіла на відстань dx, дорівнює :
(2.2)
dL = P·dx або dL = pc ∙F ∙dx, але F·dx = dV,
тоді очевидно, що
dl = pc·dV (2.3)