3.8 Контрольные вопросы

1. Что такое средняя удельная теплоемкость?

2. Чему равны теплоемкости рабочего тела в основных процессах?

3. Почему с_р больше с_v?

4. Запишите выражения, связывающие между собой с_р и с_v.

5. Приведите основные формулировки первого закона термодинамики.

6. Приведите аналитические выражения первого закона термодинамики.

7. Что такое теплота и работа? Покажите, что теплота и работа являются функцией процесса.

8. Что такое внутренняя энергия?

9. Что такое энтальпия? В чем заключается физический смысл энтальпии?

4. Основные термодинамические процессы

4.1 Методика исследования термодинамических процессов

Следует прежде всего отметить, что любой газовый процесс, у которого с = const, называется политропным с общим уравнением pvⁿ = const, где n - показатель политропы.

Методика исследования термодинамических процессов заключается в следующем:

1. Устанавливаем вид уравнения данного процесса и производим его графическое изображение в pv и Ts координатной системах.

2. Устанавливаем соотношение между p,v и Т.

3. По общей для всех процессов расчетной формуле определяем изменение внутренней энергии

(du = c_vdT).

4. По общему уравнению работы

определяется работа

данного термодинамического процесса.

5. Определяется тепло данного процесса по формуле

q =

.

4.2 Изохорный процесс

1. Уравнение политропы рvⁿ=const можно записать в виде р

v=const, откуда видно, что для изохорного процесса n принимает значение

.

а) б)

Рис. 9

2. Из уравнений состояния p₁v = RT₁ и p₂v = RT₂ получаем

.

На практике этот процесс встречается как составная часть процессов ДВС (сжигание топлива) и при охлаждении или нагревании газа в баллоне (рис.9,а).

3.

.

4.

т.к.

5. q =

6. u, т.е. все подведенное тепло идет на увеличение внутренней

энергии.

- доля тепла, пошедшего на изменение внутренней энергии, 1 – z показывает, какая часть подведенного тепла пошла на совершение работы.

4.3 Изобарный процесс

1. Из уравнения политропы рvⁿ = const видно, что оно превращается в уравнение изобарного процесса (р = const) при n = 0.

2. Из уравнений состояния pv₁ = RT₁ и pv₂ = RT₂ имеем

. (46)

3.

u = с_v(T₂ – T₁). (47)

а) б)

Рис. 10

4.

т.е.

. (48)

5. dq = du + d

. (49)

Определим, как распределяется подведенное тепло

dq = с_pdT z =

=

, т.е. из всего подведенного тепла

. Этот процесс является составной частью циклов ДВС и ГТУ (рис.10).