Теплоемкость политропных процессов
Теплоемкость политропного процесса можно определить из выражения
= n
где k - показатель адиабаты.
Найдем значение и n для изопроцессов определения сведем результаты в таблицу
процесс | n | |
T=const | ||
p=const | ||
v=const | ||
q=const | k |
Изобразим зависимость (n) графически
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
dq=du+dl подвод тепла
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.
Работа расширения /сжатия в политропном процессе.
Работа расширения /сжатия в политропном процессе.
;
Используя связь параметров, можно найти значение интеграла работы.
Параметры состояния в граничных точках известны, известен показатель политропы n
Подставляем полученную функцию в уравнение для работы и интегрируем
Можно получить и другие формулы для расчета работы.
Применяя уравнение состояния идеального газа , получаем
Располагаемая работа
Располагаемая работа:
Количество теплоты
Теплота является формой обмена энергией между системой и ОС. При этом обмен энергией происходит на микроуровне.
Q = T
= = T, – удельное количество теплоты.
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 = ;
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 = , уравновешивающего давление газа внутри сосуда, то такая система называется расширенной. Энтальпия или энергия такой системы E равна внутренней энергии газа U плюс потенциальная энергия поршня с грузом
I = E = U +
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
I закон термодинамики
Для политропного процесса уравнение I закона термодинамики можно записать в виде:
= + уравнение Майера.
При p=const n=0