Технічна термодинаміка та теплові процеси технології будівельних матеріалів (стр. 3 из 15)
Для процесу стискання:
а) m<1 … теплота відводиться, внутрішня енергія зменшується;
б) K>m>1... теплота відводиться, внутрішня енергія зростає;
в) m>K... теплота підводиться, внутрішня енергія зростає.
Залежність між початковими і кінцевими параметрами:
; 
; 
(1.20)Робота 1 кг газу в політропному процесі визначається за співвідношеннями:
; 
; 
; 
(1.21)Якщо кількість теплоти, яка приймає участь в процесі, відома, то робота обчислюється за формулою:
(1.22)Теплоємність політропного процесу:
(1.23)Кількість теплоти, яка сприймається або відбирається від газу:
(1.24)Зміна внутрішньої енергії газу:
(1.25) Показник політропи 
(1.26)Якщо відомі 2 параметра початкового і кінцевого стану, то
(1.27) 
(1.28) 
(1.29)Приклад 1-11. В закритій посудині розміщується газ під розрідженням Р1 = 6667 Па і t1 = 700С. Покажчик барометра - 101325 Па. До якої температури потрібно охолодити газ, щоб розрідження становило Р2 = 13332 Па?
Тут V = const і Р1/Р2 = Т1/Т2, тоді
, звідси Т2 = 318,8К, t2 = 45.80C.Приклад 1-12. В закритій посудині V = 0,6м3 міститься повітря при Р1 = 0,5 МПа і t1 = 200С. Після охолодження посудині повітря втрачає 105 кДж. Визначити, який тиск і температура повітря встановляться у посудині.
Із рівняння стану PV = MRTвизначаємо масу повітря в посудині:
Кількість теплоти
, звідси 
0С.Тут
(табл. Д.5; табл. ХІІ (4)).Для ізохорного процесу
.Приклад 1-13. Визначити, яка кількість теплоти, що підведена до газу в ізобарному процесі витрачається на роботу і яка - на зміну внутрішньої енергії.
І закон термодинаміки -
можна представити як 
. Величина 
визначає частку теплоти, підведеної до газу, яка здійснює роботу розширення. Для ідеального газу P = const, то 
і 
, тоді 
. Приймаємо К = 1,4, тоді отримаємо 
(тут 
). Це означає, що в ізобарному процесі лише 28,5% підведеної теплоти до газу перетворюється в роботу, а решта 71,5% теплоти збільшує внутрішню енергію системи.Приклад 1-14.1 кг повітря при температурі t1 = 300С і вихідному тиску Р1 = 0,1 МПа стискується ізотермічно до кінцевого тиску Р2 = 1 МПа. Визначити кінцевий об’єм, витрачену роботу і кількість теплоти, яка відводиться від газу.
Із рівняння стану
.При t = constP1V1 = P2V2 і
Робота стиснення складає:
Кількість відведеної від газу теплоти дорівнює кількості роботи на стискання газу, q = - 200кДж/кг.
Приклад 1-15. Адіабатне стискання привело до підвищення температури повітря в двигуні і спалаху пального. Об'єм зменшився в 14 разів.
Визначити кінцеву температуру і кінцевий тиск повітря, якщо Р1 = 0,1 МПа, t1 = 1000С.
(тут К = 1,4).Кінцевий тиск
.Приклад 1-16.1 кг повітря при Р1 = 0,5 МПа, t1 = 1110С розширюється політропно до тиску Р2 = 0,1 МПа. Визначити параметри кінцевого стану повітря, зміну внутрішньої енергії, кількість підведеної теплоти і отриману роботу, якщо показник політропи m = 1,2.
Початковий об’єм повітря:
Кінцевий об’єм повітря:
Кінцеву температуру отримаємо із характеристичного рівняння
.Визначаємо роботу:
Зміна внутрішньої енергії:
Кількість підведеної теплоти складає:
Тут зовнішня робота відбувається за рахунок підведення теплоти та зменшення внутрішньої енергії.
.Приклад 1-17.10 л повітря при тиску Р1=1мПа і температурі t1=250С розширюється в циліндрі із рухомим поршнем до 0,1мПа. Визначити кінцеві об’єм, температуру, роботу, здійснену газом, підведену теплоту, якщо розширення відбувається: а) ізотермічно; б) адіабатно; в) політропно.
а) ізотермічний процес (PV = const)
, t1 = t2 = const. Робота 
.Підведено теплоти
.б) Адіабатний процес (PVк = const)
, звідси 
, 
.в) Політропний процес (PVm = const)
, 
.Робота
.Підведена теплота:
Приклад 1-18. Для сушіння керамічних виробів використовують повітря, яке підігрівається в зоні охолодження печі від 17 до 800С. Яка кількість теплоти необхідна на 1 год. сушіння виробів, якщо за цей час витрачається 8 тис. м3 повітря при сталому тиску 750 мм рт. ст. (100 кПа).
.Масу повітря визначаємо із рівняння стану PV = MRT:
, 
?тут
(МСр - 29,3 кДж/кмоль для двоатомних газів - довідкова величина).1.6 Ентропія згідно із ІІ законом термодинаміки для обернених процесів складає
dQ = TdS (1.30)
де dS - нескінченно малий приріст ентропії системи, dQ - нескінчено мала кількість теплоти, Т - абсолютна температура джерела теплоти.
Об'єднавши І і ІІ закони термодинаміки, отримаємо
TdS = dU + pdU
Основним рівнянням для визначення зміни ентропії є вираз
(1.31)Для газів рахують, що значення ентропії дорівнює нуль при Р=101325 Па і Т = 273,15К. Ентропія для будь-якого стану газів відраховується від нормального стану.