A b c d a термическое уравнение состояния такого рабочего тела имеет вид

Термическое уравнение состояния рабочего тела

Наиболее естественным является такое состояние газа, при котором удельный объем, давление и температура, а вместе с ними и все остальные параметры, имеют одинаковое значение во всех точках объема, занимаемого газом.

Такое термодинамическое состояние газа называется равновесным.

Всякий реальный процесс перехода газа из одного состояния в другое неизбежно связан с нарушением термодинамического равновесия, и каждое из промежуточных состояний его является неравновесным.

Каждое из промежуточных состояний газа характеризуется конкретными значениями параметров p, и Т. Они связаны между собой однозначной зависимостью:

,

которое называется термическим уравнением состояния.

Работа изменения объема рабочего тела.

Всякое изменение объема газа сопровождается совершением работы. При расширении газ совершает работу против внешних сил, при сжатии внешние силы совершают работу над газом.

Элементарная работа газа на участке ab:

,

где F – площадь поршня и, следовательно,

pF – сила, действующая на поршень.

С другой стороны, , следовательно,

, кДж/кг

Суммарная работа, совершаемая газом в процессе 1–2, составит: , кДж/кг

Работа является функцией процесса и при одинаковых начальных и конечных состояниях газа может быть различной в зависимости от того, по какому пути совершается этот процесс.

Отсюда вытекает, что работа не является функцией состояния.

Если по завершении процесса в двигателе поршень возвращается в исходное положение, а газ – в исходное состояние, то в цилиндре осуществляется термодинамический цикл, изображаемый в – диаграмме замкнутой кривой.

Уравнение состояния идеальных газов

Основное уравнение кинетической теории газов:

,

где р – давление газа;

n – число молекул;

m – масса молекул;

w – средняя скорость молекул.

Число молекул в одном килограмме газа z, тогда:

и тогда

Для двух произвольных состояний газа:

и

Очевидно, что величина

имеет одно и то же значение для любого состояния газа.

.

представляет собой термическое уравнение состояния идеального газа.

Умножая обе части равенства на массу газа М:

Основные законы идеальных газов.

Полагая :

(закон Шарля)

Полагая :

(закон Гей –Люссака)

Полагая :

(закон Бойля – Мариотта)

Из формулы ҇҇ T видно, что в двух разных газах с одинаковой температурой и молекулами равной массы средние кинетические энергии молекул равны.

Если же у этих газов одинаковы и давления, то у них равны и количества молекул в единице объема, поскольку

,

а после сокращения (закон Авогадро).

Уравнение состояния для одного киломоля идеального газа выведено Д.И. Менделеевым:

где m – молекулярная масса газа.

Произведение является объемом киломоля.

При одинаковых давлениях и температурах имеем:

и

При нормальных условиях (р0 = 760 мм.рт.ст = 101325 Н/м 2 и t0= 0 0 C) объем киломоля любого газа равен 22,4 м 3 .

Величина является газовой постоянной одного киломоля (универсальной газовой постоянной).

Для нормальных условий

Дж/(кмоль×град)

Смеси идеальных газов.

Для всей смеси в целом основное уравнение кинетической теории газов

,

где – средняя кинетическая энергия молекул для всей смеси в целом, может быть представлено в виде формулы

.

Учитывая, что все компоненты находятся при одной и той же температуре, из уравнения Больцмана имеем: ,

откуда следует закон Дальтона:


Из закона Бойля – Мариотта: ,

где Vк – приведенный объем, который занял бы компонент, находясь отдельно от других компонентов при давлении и температуре смеси.

Последнее выражение можно записать в таком виде .

Составляя такие выражения для каждого из компонентов, а затем складывая их левые и правые части, получаем

и, производя сокращение на основании закона Дальтона, находим окончательно

т.е. объем газовой смеси равен сумме приведенных объемов ее компонентов.

Газовая смесь характеризуется своим мольным (Zк), объемным (rк) или массовым составом (mк).

Для пересчета объемного состава в массовый и наоборот введено понятие о средней (кажущейся) молекулярной массе смеси mсм .

Общая масса смеси идеальных газов

Масса компонента смеси ,

Для однородного газа .

,

где z1, z2 … – мольные доли компонентов смеси.

Также, среднюю молекулярную массу смеси можно выразить через молекулярные массы компонентов и их объемные доли:

Пересчет объемного состава на массовый и наоборот производится на основе следующих соотношений между объемными и массовыми долями компонентов:

Уравнение состояния для всей смеси в целом имеет вид

,

а для каждого из компонентов может быть записано так:

Учитывая, что ,

получаем или и окончательно

, Дж/(кг×град)

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все.

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право.

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.).

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

Уравнение состояния рабочего тела

Основные параметры состояния рабочего тела (газа) зависят друг от друга и связаны уравнением вида F(v, р, Т) = 0. Зависимость, связывающая между собой параметры состояния, называется уравнением состояния.

Из общего уравнения следует, что для определения состояния тела достаточно знать только два параметра, а третий параметр и все остальные могут быть найдены из уравнения состояния и других термодинамических зависимостей.

Уравнение состояния для идеального газа выводится на основе молекулярно-кинетической теории газов и имеет вид, для 1 кг газа:

Это уравнение называется характеристическим уравнением или уравнением Клапейрона.

Величина R называется газовой постоянной, и для каждого газа имеет свое постоянное значение.

Размерность величины R определяется из выражения:

Если уравнение состояния отнести к m кг газа, оно примет вид: pV = mRT, (1.4)

где V = mi)- есть полный объем данного количества газа, м 3 .

Используя приведенные формы уравнения состояния, можно найти любую из величин, входящих в него, если известны или заданы остальные, вследствие чего эти уравнения широко используются в инженерных расчетах (например, при определении объема, имеющего сложную форму). Для практических расчетов все величины, входящие в уравнение состояния, следует подставлять в единой системе единиц СИ.

Если уравнение состояния отнести к 1 киломолю газа, то оно становится универсальным уравнением состояния для любого газа:

где ц — молекулярный вес газа, 1 киломоль равен // кг газа;

— объем 1 киломоля газа, м 3 /кМоль;

ц/? — киломольная газовая постоянная.

В соответствии с законом Авогадро при постоянном давлении и температуре 1 киломоль любого газа имеет один и тот же объем. Из уравнения состояния для 1 киломоля газа следует, что если для любого газа величины р, Т и одинаковы, то и величина цЯ имеет одно и то же значение для всех газов.

Поэтому величина цЯ называется универсальной газовой постоянной, а уравнение состояния для 1 киломоля газа универсальным уравнением состояния или уравнением Менделеева-Клапейрона.

Универсальную газовую постоянную можно найти из условия, что при нормальных условиях (/ = 0°С, р = 760 мм рт. ст. или Т = 273,15 К; /7=101330 Па) 1 киломоль любого газа имеет объем = 22,4 м 3 , откуда:

Из условия: цЯ = ц|R> = ц2R2 =. |Д-•Rt?= 8314,2, можно найти газовую постоянную для любого газа:

Преподаватель: Гальченко А.Н.

Направление подготовки: 110800 «АГРОИНЖЕНЕРИЯ»

Профиль подготовки: «Технические системы в агробизнесе»

«Электрооборудование и электротехнологии»

Дисциплина: Теплотехника

Преподаватель: Гальченко А.Н.

Форма промежуточной аттестации: экзамен

Тема 1. Основные понятия и определения термодинамики.

1. Методом технической термодинамики является

2. Изменение состояния термодинамической системы во времени называется

+4. термодинамическим процессом

3. Совокупность материальных тел, находящихся в механическом и тепловом взаимодействии друг с другом и с окружающими систему внешними телами представляет

+1. термодинамическую систему

2. гидравлическую систему

3. механическую систему

4. микроскопическую систему

4. Уравнением состояния равновесной термодинамической системы называется

1. функциональная связь между теплоемкостью и давлением вещества

+2. функциональная связь между параметрами состояния

3. функциональная связь между вязкостью и температурой вещества

4. функциональная связь между плотностью и теплоемкостью вещества

5. Термическое уравнение состояния имеет вид

6. Что происходит с рабочим телом в процессе 1-2?

1. сжимается

2. по графику нельзя судить об изменении объема

+3. объем не изменяется

7. Зависит ли теплоемкость от вида процесса?

1. зависит только для паров

2. зависит только в докритической области

8. Уравнение Майера для идеального газа имеет вид

9. Вычислить по уравнению Майера CV, если Ср= 1,2 кДж/(кг·К), R = 200 Дж/(кг·К)

10. Теплоемкость при постоянном давлении

+1.

2.

3.

4.

11. Теплоемкость при постоянном объеме

1.

+2.

3.

4.

12. Абсолютная температура измеряется в

13. Какая из приведенных формул называется уравнением состояния идеального газа?

А. Б.

4. ни одна из формул

14. Величина mR называется

1. удельная газовая постоянная

2. термический коэффициент полезного действия

+3. универсальная газовая постоянная

4. холодильный коэффициент

15. Термодинамическая система, не обменивающаяся теплотой с окружающей средой, называется

16. Термодинамическая система, не обменивающаяся с окружающей средой ни энергией, ни веществом, называется

17. Термодинамический процесс, протекающий как в прямом, так и в обратном направлении называется

18. Процесс, происходящий при неизменных значениях массы газа и его объема, называется

19. Процесс, происходящий при неизменных значениях массы газа и его давления, называется

20. Процесс, происходящий при неизменных значениях массы газа и его температуры, называется

21. Процесс, происходящий без теплообмена с окружающей средой, называется

22. Теплоемкость тела (системы) С

1. это количество тепла, затрачиваемое на повышение температуры

+2. это количество тепла, затрачиваемое на повышение температуры тела на 1К

3. это повышение температуры тела (системы) на 1К

23. Политропным называется процесс, в котором

1. теплоемкость является постоянно изменяемой величиной

2. теплоемкость является постоянной величиной

3. теплоемкость является обратимой величиной

24. Внутренняя энергия тела определяется

1. хаотическим движением молекул в нем и их взаимодействием

2 потенциальной энергией взаимодействия молекул

3 действием на него внешних сил

4. хаотическим движением молекул в нем

25. Значение показателя адиабаты зависит от

+3. атомности газа

4. удельного объема

Тема 2. Законы термодинамики.

1. В соответствии с первым законом термодинамики

1. подводимая к термодинамической системе теплота расходуется только на совершение внешней работы

2. подводимая к термодинамической системе теплота расходуется только на приращение ее внутренней энергии

3. подводимая к термодинамической системе теплота не расходуется на приращение ее внутренней энергии и на совершение внешней работы

+4. подводимая к термодинамической системе теплота расходуется на приращение ее внутренней энергии и на совершение внешней работы

2. В точке 1 внутренняя энергия газа U1=1000 кДж/кг. Энтальпия в точке 1 равна

1. -1000,4 кДж/кг

3. Работа расширения в [Дж/кг] в процессе 1-2 равна

1. 100

4. Работа расширения в процессе 1-2 равна

1. 0,3 МДж/кг

5. Сжатие с наименьшей затратой работы происходит по

6. Газ совершает наибольшую работу расширения в процессе

1. lc

7. Площадь цикла 1а2b1 является

1. работой рабочего тела

2. отводимой теплотой

4. подводимой теплотой

8. «Вечный двигатель второго рода невозможен» — это формулировка

1. первого закона термодинамики

+2. второго закона термодинамики

3. третьего закона термодинамики

4. тепловой теоремы Нернста

9. Подводимая теплота в [Дж/кг] в процессе 1-2 равна

1. 500

10. Количество теплоты в процессе 1-2

1. 1200 кДж/кг

11. Наибольшее количество теплоты отводится в процессе

1. l-a-2 и l-b-2

12. Энтропия это –

+1) функция состояния системы, равная в равновесном процессе количеству теплоты сообщенной системе или отведенной от системы, отнесенному к термодинамической температуре системы.

2) функция состояния системы, равная в равновесном процессе количеству теплоты сообщенной системе или отведенной от системы, отнесенному к термодинамической объему системы.

3) функция состояния системы, равная в неравновесном процессе количеству теплоты сообщенной системе или отведенной от системы, отнесенному к термодинамическому объему системы.

13. Объем газа при постоянном давлении р увеличился на ΔV . Физическая величина, равная произведению называется

1. внутренней энергией

3. работой, совершенной над газом

4. механической работой

14. Первое начало термодинамики имеет вид

1.

2.

+3.

4.

15. Можно ли построить периодически действующую машину с одним источником теплоты?

3. возможно при очень большом количестве теплоты

4. возможно при температуре абсолютного нуля

16. Можно ли теплоту полностью превратить в работу?

3. возможно при очень большом количестве теплоты

4. возможно при температуре абсолютного нуля

17. Зависит ли термический КПД цикла Карно от рода рабочего тела?

3. зависит в незначительной степени

4. зависит для жидких рабочих тел

18. Тепловая машина работает по циклу Карно. Если температуру нагревателя уменьшить, то КПД цикла.

19. На Р — V диаграмме представлен цикл Карно. Графически работа при адиабатическом расширении изображена площадью фигуры

1. A12C 2. A14B +3. C23D 4. B43D

20. КПД необратимой машины, работающей по циклу Карно, не может быть больше КПД обратимой машины с теми же теплоприемником и теплоотдатчиком.

1. первый закон термодинамики

2. второй закон термодинамики

+3. теорема Карно

21. Работа, совершаемая термодинамической системы за цикл равна

+1. количеству теплоты, полученной и отданной системой в течение цикла

2. количеству теплоты подведенной к системе

3. количеству энтропии

4. количеству энтальпии

22. Объединенное уравнение первого и второго закона термодинамики можно записать в виде

Tds du + рdv.

Каким образом можно интерпретировать эту запись?

+1. знак = относится к обратимым процессам, знак > к необратимым

2. знак = относится к необратимым процессам, знак > к обратимым

3. так нельзя записывать

4. нужно ставить знак =

23. Термический коэффициент полезного действия цикла Карно определяют по формуле

1.

2.

3.

+4.

24. Процессам, в которых подводится теплота, соответствует линия

+1. а 2. в 3. б 4. г

25. По прямому циклу Карно работают:

+1. тепловые двигатели

2. тепловые насосы

3. паровые турбины

4. холодильные установки

Тема 3. Реальные газы и пары. Водяной пар. Влажный воздух.

1. Линия 2 на Hd-диаграмме соответствует

1. влагосодержанию

2. относительной влажности

+3. изотерме влажного воздуха

2. Линия 2 на Hd-диаграмме соответствует

1. влагосодержанию

2. относительной влажности

3. изотерме влажного воздуха

3. Обычно к влажному воздуху применяют уравнение

1. неразрывности потока

4. Максимально возможное влагосодержание вычисляется по формуле

1.

2.

+3.

4.

5. Относительная влажность вычисляется по формуле

1.

2.

3.

+4.

6. Изображенные в hs-координатах процессы водяного пара являются.

+1. 1 — изобарный, 2 – изотермический

2. 1 — изобарный, 2 — адиабатный

3. 1 — изобарный, 2 – изохорный

4. 2 — изобарный, 1 — изотермический

7. Фазовому равновесию «жидкость — пар» соответствует линия фазового перехода

1. 4

8. Теплота парообразования в процессе 1-2

+1.

2.

3.

4.

10. В дифференциальной форме уравнение первого закона термодинамики для потока имеет вид

1.

+2.

3.

4.

11. Скорость адиабатного истечения из суживающегося сопла вычисляется по уравнению

1.

2.

3.

+4.

12. Дросселированию водяного пара соответствует процесс

+1. 3-3

13. Дросселированию идеального газа соответствует процесс

1. v1 =const

14. В соответствии с эффектом Джоуля-Томсона при дросселировании реального газа температура

3. остается постоянной

15. При адиабатном дросселировании идеального газа остается постоянным

16. Критическая скорость в устье сопла при истечении идеального газа в окружающую среду с давлением равным или ниже критического

1.

2.

3.

4.

17. Массовый расход идеального газа из суживающегося сопла вычисляется по уравнению

1.

2.

+3.

4.

18. Сопло, состоящее из суживающейся и расширяющейся частей (сопло Лаваля), служит для получения

1. сверхвысоких плотностей

2. сверхвысоких давлений

3. сверхнизких температур

+4. сверхзвуковых скоростей пара (газа)

19. Процессу истечения пара из сопла, если потери энергии на трение и теплоотдача к стенкам

1. 1-2′

20. Отношение массы водяного пара к массе, которая содержится в воздухе при его полном насыщении водяными парами для заданной температуры и давления – это

2. относительная влажность

21. Смесь жидкости и водяного пара называется

1. сухим насыщенным паром

2. перегретым паром

3. влажным ненасыщенным паром

+4. влажным насыщенным паром

22. В момент полного испарения жидкости пар называется

1. влажный ненасыщенный пар

+2. сухой насыщенный пар

3. перегретый пар

+4. сухой насыщенный пар

23. При нагревании сухого насыщенного пара он превращается в

1. влажный насыщенный пар

2. сухой насыщенный пар

+4. перегретый пар

24. Температура, при которой перегретый пар превращается в сухой насыщенный пар, называется

1. температурой испарения

2. температурой конденсации

+3. температурой точки росы

4. температурой атмосферного воздуха

25. Единицей измерения абсолютной влажности воздуха является


источники:

http://ozlib.com/986230/tehnika/uravnenie_sostoyaniya_rabochego_tela

http://poisk-ru.ru/s20225t8.html