1.3. Понятие о равновесном и обратимом процессах.

Уравнение состояния справедливо для газа, находящегося в покое. Такое состояние называется равновесным, т.е. когда параметры одинаковы по всему объему.

Для выведения его из этого состояния, необходимо воздействие окружающей среды, т.е. необходим процесс. Процесс – любое изменение состояния рабочего тела.

В зависимости от взаимодействия со средой процесс может быть равновесным и неравновесным.

Равновесный термодинамический процесс – когда в любой момент рабочее тело находится в равновесном состоянии.

1. Первым условием равновесности термодинамического процесса можно считать бесконечно малую разность давлений рабочего тела и окружающей среды.

2. Бесконечно малая разность температур рабочего тела и окружающей среды.

3. Равновесный процесс должен протекать бесконечно медленно.

Для изменения направления равновесного процесса, достаточно только изменить знак у приращения давления и приращения температуры. dP и dT. При совершении такого процесса в одном, затем в другом направлении в системе не произойдет никаких изменений. Поэтому равновесный процесс при отсутствии трения называется обратимым процессом.

В теоретических циклах все процессы обратимы.

В реальных двигателях процессы считают равновесными или квазиравновесными, но в следствии трения этот процесс необратим.

1.4. Теплоемкость газов.

Теплоемкостью газа называется количество тепла, которое необходимо подвести к нему в данном процессе, чтобы поднять температуру единицы количества газа на один градус.

C_p – при изобарном процессе (p=const)

C_v – при изохорном процессе (V=const)

Обычно двух теплоемкостей достаточно, но процессов в технике очень много, столько же может быть и теплоемкостей.

C_p всегда больше C_v

- уравнение Майера.

В зависимости от выбранной единицы количества газа различают:

1. Массовую теплоемкость

2. Объемную теплоемкость

3. Мольную теплоемкость

Различают истинную и среднюю теплоемкости:

- средняя теплоемкость в процессе 1-2

- истинная теплоемкость в процессе 1-2

а) Массовая теплоемкость (С_v и C_vm; C_p и C_pm)

б) Объемная теплоемкость (С^/_v и C^/_vm; C^/_p и C^/_pm)

в) Мольная теплоемкость (С_v и C_vm; C_p и C_pm)

Зависимость между ними:

- удельный объем газа при нормальных условиях.

Молекулярно-кинетическая теория вещества устанавливает следующие значения мольных теплоемкостей для идеального газа. В зависимости от атомности.

Газ	ккал/моль град		кдж/моль град
Одноатомный Двухатомный Многоатомный	3 5 7	5 7 9	12,6 20,9 29,3	20,9 29,3 37,8	1,67 1,40 1,29

К- показатель адиабаты.

Эти теплоемкости используются при грубых расчетах, т.к. теплоемкость здесь не зависит от других параметров.

В действительности теплоемкость газов зависит от температуры (а также и других параметров)

полиномная зависимость теплоёмкости от температуры

Средняя теплоемкость газа. Расчет количества подведенного тепла.

Рис. Зависимость теплоёмкости от температуры.

В справочниках обычно представлены теплоемкости от нуля градусов до t.

- средняя теплоемкость в интервале от 0 до t₂

- средняя теплоемкость в интервале от 0 до t₁

При неточном расчете (С=const), то

Пример.

Определить массовую теплоемкость CO₂ при P=const, считая C=const.

Пример.

Дано: V=const; m=5 кг; t₁=15 град. Цельсия; t₂=215 град. Цельсия; С=const; O₂.

Найти: q=?

Решение: