Вопрос 2

32.Первый закон термодинамики. Раскрыть сущность.

Количество теплоты, сообщаемое системе, расходуется на изменение ее внутренней энергии и совершаемой системой работы против внешних сил.

dQ=dU+dA

dQ=dU+P_вн.dV

CdT=dU+pdV

Если на систему помимо равномерно распределенного внешнего давления действуют другие силы, то СdT=dU+pdV+dA^*

Для идеального газа запишем функции состояния внутренней энергии:

При изохорном: U=M (T), (dU/dT)_v=0

При изобарном: (dV/dT)_ρ=(M/ )*R/P

(Частные случаи первого закона термодинамики для изопроцессов

При изохорном процессе объем газа остается постоянным, поэтому газ не совершает работу. Изменение внутренней энергии газа происходит благодаря теплообмену с окружающими телами:

При изотермическом процессе количество теплоты, переданное газу от нагревателя, полностью расходуется на совершение работы:

При изобарном расширении газа подведенное к нему количество теплоты расходуется как на увеличение его внутренней энергии и на совершение работы газом:

Адиабатный процесс - термодинамический процесс в теплоизолированной системе.

Теплоизолированная система - система, не обменивающаяся энергией с окружающими телами. )

Билет 17

16. Модифицированные и производные критерии подобия

В ряде случаев физические величины, входящие в критерий подобия, целесообразно заменять на другие, им пропорциональные.

Так, например, при описании процессов перемешивания при вычислении Re подставляют произведение диаметра мешалки на число оборотов.

Получаемые при этом видоизмененные критерии называются модифицированными.

Когда невозможно либо весьма затруднительно определять физическую величину, входящую в критерий подобия, ее исключают путем сочетания двух или большего числа критериев и получения сложных или производных критериев подобия, составленных из основных.

Так, при естественной конвекции трудно определить скорость токов, возникающих вследствие действия разностей температур. Скорость входит в критерий Фруда, отражающий подобие таких процессов. Поэтому исключают скорость путем сочетания критериев Re и F_r: . (2.87)

Полученный комплекс представляет собой производный критерий, который носит название критерия Галилея:

_. (2.88)

Умножая этот критерий на разность плотностей жидкостей в различных её точках, выраженную в относительных единицах , находят новый производный критерий Архимеда

_, (2.89)

где - является причиной возникновения конвективных токов.

Соблюдение равенства критериев G_a и A_r необходимо при моделировании разных процессов, протекающих под действием силы тяжести

Вопрос 2

30.Работа и теплота

Тела, участвующие при протекании т/д процесса обмениваются энергией. Передача энергии от одного тела к другому происходит двумя способами. 1-й способ реализуется при непосредственном контакте тел, имеющих различную температуру, путем обмена кинетической энергией между молекулами соприкасающихся тел либо лучистым переносом внутренней энергии излучающих тел путем э/м волн. При этом энергия передается от более нагретого к менее нагретому. Количество энергии, переданной 1-м способом от одного тела к другому, называется количеством теплоты– Q [Дж], а способ – передача энергии в форме теплоты. 2-й способ связан с наличием силовых полей или внешнего давления. Для передачи энергии этим способом тело должно либо передвигаться в силовом поле, либо изменять свой объем под действием внешнего давления, То есть передачи энергии происходит при условии перемещения всего тела или его части в пространстве. При этом количество переданной энергии называется работой – L [Дж], а способ передача энергии в форме работы. Количество энергии, полученное телом в форме работы называется работой совершенной над телом, а отданную энергию – затраченной телом работой. Количество теплоты, полученное (отданное) телом и работа, совершенная (затраченная) над телом, зависят от условий перехода тела из начального состояния в конечное, т.е. зависят от характера т/д процесса.Работа-это термодинамический процесс,совершаемый системой над внешними телами dA=dP dV. Работа зависит не только от параметров начального состояния P₁V₁и конечного P₂V_2, но и от самого процесса.Для перевода системы из одного состояния в другое ей нужно сообщить различные количества теплоты,т.е теплота и работа- функции изменения состояния системы.

Билет 18

1 влопос

18 вопр

размерностей анализ

РАЗМЕРНОСТЕЙ АНАЛИЗ - метод установления связи между физ. величинами, существенными для изучаемого явления, основанный на рассмотрении размерностей единиц этих величин.

В основе Р. а. лежит требование: ур-ние, выражающее искомую связь, должно оставаться справедливым при любом изменении единиц входящих в него величин. Если это требование выполняется, то размерности в левой и правой частях ур-ния совпадают; если этого не происходит, то изменение к--л. физ. величины вызовет разные изменения в обеих частях ур-ния и равенство нарушится. Неравенство размерностей левой и правой частей ур-ния может означать, что не учтена к--л. величина, существенная для данного явления, либо в ур-ние должна входить неучтённая размерная константа. Напр., ур-ние для периода колебаний матем. маятника, длина к-рого l и масса т, можно записать в виде

а для размерностей оно будет иметь вид

т. е. для размерностей равенство не выполняется. Однако известно, что колебания маятника происходят под действием силы тяжести, т. е. в ур-ние для т нужно ввести ускорение свободного падения g:

Тогда для размерностей получим

а для показателей размерностей - систему ур-ний

Т. е. z = -¹/₂, x = ¹/₂, у = 0. И искомое ур-ние имеет вид

Безразмерный коэф. С, равный, согласно законам механики, 2p, методом Р. а. определить нельзя. Т. о., ур-ния связи между физ. величинами устанавливаются методом Р. а. с точностью до пост. коэффициентов. Поэтому Р. а. не является универсальным, однако он нашёл применение в гидравлике, аэродинамике и др. областях, где строгое решение задачи часто наталкивается на значит. трудности. При решении сложных задач на основе Р. а. используют т. н. p-теорему, согласно к-рой всякое соотношение между нек-рым числом размерных величин, характеризующих данное физ. явление, можно представить в виде соотношения между меньшим числом безразмерных комбинаций, составленных из этих величин. Эта теорема связывает Р. а. с теорией подобия, в основе к-рой лежит утверждение, что если все соответствующие безразмерные характеристики (подобия критерии)для двух явлений одинаковы, то эти явления физически подобны (см. Подобия теория).

2 вопрос