1 Параметры состояния рабочего тела

Параметрами состояния рабочего тела называются физические величины, характеризующие данное состояние тела. При отсутствии силовых полей состояние рабочего тела может быть однозначно определено тремя параметрами: удельным объемом, давлением и температурой.

1) Удельный объем тела представляет собой объем, занимаемый единицей массы данного вещества.

м³/кг. (1.1)

Величина, обратная удельному объему представляет собой массу единицы объема и называется плотностью.

кг/м³. (1.2)

2) Давление представляет собой нормальную составляющую силы, действующей на единицу поверхности

Па (Н/м²). (1.3)

Термодинамическим параметром состояния является только абсолютное давление, т.е. давление, отсчитываемое от абсолютного нуля. Различают также атмосферное (барометрическое) давление р_атм, манометрическое (избыточное) давление р_ман – избыток давления относительно атмосферного, вакуумметрическое давление р_вак – недостаток давления относительно атмосферного.

р_абс = р_атм + р_ман, (1.4)

р_абс = р_атм - р_вак. (1.5)

При измерении давления высотой ртутного столба следует иметь в виду, что показание прибора зависит не только от давления измеряемой среды, но и от температуры ртути, так как с ее изменением изменяется и плотность ртути. Приведение показаний ртутного барометра к 0 ºС можно получить из следующего соотношения

В₀ = В(1 – 0,000172t), (1.6)

где В₀ – барометрическое давление, приведенное к 0 ºС;

В – действительное давление при температуре воздуха t ºС;

0,000172 – коэффициент объемного расширения ртути.

3) Температура характеризует степень нагретости тела и представляет собой меру средней кинетической энергии поступательного движения его молекул. Если два тела с различными средними кинетическими энергиями движения молекул привести в соприкосновение, то тело с большей средней кинетической энергией будет отдавать ее телу с меньшей энергией до тех пор, пока средние кинетические энергии молекул обоих тел не сравняются, т.е. их температуры не сравняются. Такое состояние называется тепловым равновесием. Кинетическая теория материи при тепловом равновесии связывает среднюю кинетическую энергию поступательного движения молекул с абсолютной температурой идеального газа.

, (1.7)

где Т – абсолютная температура;

k – постоянная Больцмана, равная 1,38·10^-23 Дж/град;

т - масса одной молекулы;

w – средняя квадратичная скорость поступательного движения молекул;

- средняя кинетическая энергия поступательного движения одной молекулы.

Параметром состояния является абсолютная температура - Т. Единицей термодинамической температуры является градус Кельвина (К), представляющий собой 1/273,16 часть температуры тройной точки воды, которая равна 273,16 К. Абсолютная температура всегда величина положительная. При температуре абсолютного нуля Т=0 прекращается тепловое движение молекул – это предельная минимальная температура и является началом отсчета. Термодинамическая температура может быть выражена также в градусах Цельсия, где за начало отсчета принята температура таяния льда, которая на 0,01⁰ ниже температуры тройной точки воды. Поэтому температура в градусах Цельсия определяется выражением

t = T – T₀ ºС, (1.8)

где Т – абсолютная температура, К;

Т₀ – 273,15 К.

Часто состояния различных газов для сравнения их между собой по объему необходимо приводить к так называемым нормальным условиям (н.у.). Нормальными условиями называются такие, при которых давление р = 1 физ.атм = 101325 Па, температура t=0 ºС.