Теплоемкость политропных процессов

Теплоемкость политропного процесса Теплоемкость политропных процессов - student2.ru можно определить из выражения

Теплоемкость политропных процессов - student2.ru = n

Теплоемкость политропных процессов - student2.ru

где k - показатель адиабаты.

Найдем значение Теплоемкость политропных процессов - student2.ru и n для изопроцессов определения сведем результаты в таблицу

процесс Теплоемкость политропных процессов - student2.ru n
T=const Теплоемкость политропных процессов - student2.ru
p=const Теплоемкость политропных процессов - student2.ru
v=const Теплоемкость политропных процессов - student2.ru Теплоемкость политропных процессов - student2.ru
q=const k

Изобразим зависимость Теплоемкость политропных процессов - student2.ru (n) графически

Теплоемкость политропных процессов - student2.ru

В деапазоне 1<n<k теплоемкость процессов отрицательная, т.е. с подводом теплоты температура системы уменьшается, а с отводом теплоты - увеличивается.

Смысл отрицательной теплоемкости заключается в том, что вся подведенная теплота расходуется на работу и, кроме этого, на работу затрачивается еще и часть внутренней энергии системы

Теплоемкость политропных процессов - student2.ru

dq=du+dl подвод тепла

Теплоемкость политропных процессов - student2.ru Теплоемкость политропных процессов - student2.ru

 
  Теплоемкость политропных процессов - student2.ru

Теплоемкость политропных процессов - student2.ru dq=du+dl отвод тепла

Энергетические характеристики политропных процессов

Изменение энтропии

По аналогии с интегралом работы было получено выражение для подсчета количества теплоты в ТДП. Для этого был введен параметр состояния системы – энтропия.

Энтропия является функцией состояния. Ее изменение в пределах процесса определяется как разность конечного и начального значений. Также как внутренняя энергия она определяется с точностью до произвольной постоянной. В ТДП нужно знать только ее изменение. Энтропия, и ее изменение не поддается физическому определению и измерению, а является расчетной величиной.

Теплоемкость политропных процессов - student2.ru

Теплоемкость политропных процессов - student2.ru

Теплоемкость политропных процессов - student2.ru Теплоемкость политропных процессов - student2.ru

Работа расширения /сжатия в политропном процессе.

Работа расширения /сжатия в политропном процессе.

Теплоемкость политропных процессов - student2.ru ; Теплоемкость политропных процессов - student2.ru

Используя связь параметров, можно найти значение интеграла работы.

Теплоемкость политропных процессов - student2.ru Теплоемкость политропных процессов - student2.ru Теплоемкость политропных процессов - student2.ru

Параметры состояния в граничных точках известны, известен показатель политропы n

Подставляем полученную функцию Теплоемкость политропных процессов - student2.ru в уравнение для работы и интегрируем

Теплоемкость политропных процессов - student2.ru

Можно получить и другие формулы для расчета работы.

Применяя уравнение состояния идеального газа Теплоемкость политропных процессов - student2.ru , получаем

Теплоемкость политропных процессов - student2.ru

Располагаемая работа

Располагаемая работа: Теплоемкость политропных процессов - student2.ru

Теплоемкость политропных процессов - student2.ru Теплоемкость политропных процессов - student2.ru

Количество теплоты

Теплота является формой обмена энергией между системой и ОС. При этом обмен энергией происходит на микроуровне.

Q = Теплоемкость политропных процессов - student2.ru Теплоемкость политропных процессов - student2.ru T

Теплоемкость политропных процессов - student2.ru Теплоемкость политропных процессов - student2.ru = Теплоемкость политропных процессов - student2.ru = Теплоемкость политропных процессов - student2.ru Теплоемкость политропных процессов - student2.ru T, Теплоемкость политропных процессов - student2.ru – удельное количество теплоты.

Теплоемкость политропных процессов - student2.ru Теплоемкость политропных процессов - student2.ru

Изменение внутренней энергии

Внутренняя энергия ТДС зависит от температуры рабочего тела. В ТДС абсолютное значение внутренней энергии не определяют. Имеет смысл только ее изменение в термодинамическом процессе. Для идеального газа:

∆u12 = Теплоемкость политропных процессов - student2.ru ; Теплоемкость политропных процессов - student2.ru

Теплоемкость политропных процессов - student2.ru

Изменение энтальпии

Одной из энергетических характеристик ТДС является тепловая функция или энтальпия.

Если термомеханическую систему рассматривать как состоящую из макротела (газа) и поршня с грузом P = Теплоемкость политропных процессов - student2.ru , уравновешивающего давление газа Теплоемкость политропных процессов - student2.ru внутри сосуда, то такая система называется расширенной. Энтальпия или энергия такой системы E равна внутренней энергии газа U плюс потенциальная энергия поршня с грузом Теплоемкость политропных процессов - student2.ru

I = E = U + Теплоемкость политропных процессов - student2.ru

Энтальпия в данном состоянии представляет собой сумму внутренней энергии тела и работы, которую необходимо затратить, чтобы тело объемом V ввести в окружающую среду, имеющую давление p и находящуюся c телом в равновесном состоянии. Энтальпия системы I аналогично внутренней энергии имеет вполне определенное значение для каждого состояния, т.е. является функцией состояния. В процессе изменения состояния

Теплоемкость политропных процессов - student2.ru

I закон термодинамики

Для политропного процесса уравнение I закона термодинамики можно записать в виде:

Теплоемкость политропных процессов - student2.ru

Теплоемкость политропных процессов - student2.ru = Теплоемкость политропных процессов - student2.ru + Теплоемкость политропных процессов - student2.ru уравнение Майера.

При p=const Теплоемкость политропных процессов - student2.ru n=0 Теплоемкость политропных процессов - student2.ru

Наши рекомендации