рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Первый закон термодинамики

Первый закон термодинамики - Лекция, раздел Математика, Термодинамическая система. Уравнение состояния. Термодинамический Процесс – Это Изменение Состояния Системы ...

Термодинамический процесс – это изменение состояния системы во времени. Равновесным процессом называется процесс, при котором система переходит из начального состояния в конечное через промежуточные состояния, которые все без исключения являются равновесными.

Внутренняя энергия системы– это сумма кинетической энергии движения частиц системы и потенциальной энергии сил взаимодействия между ними.

полная внутренняя энергия системы (Дж, кДж),

удельная внутренняя энергия системы (Дж/кг, кДж/кг).

Внутренняя энергия системы является функцией состояния системы:

. (1.22)

Изменение внутренней энергии системы в элементарном процессе является полным дифференциалом а изменение ее в конечном процессе не зависит от пути процесса:

. (1.23)

Внутренняя энергия идеального газа зависит только от температуры.

Начало отсчета внутренней энергии может быть произвольным. Для идеального газа за начало отсчета выбирается состояние при температуре 0оС.

Формы обмена энергии. В термодинамических процессах передача энергии между системой и внешней средой возможна только в двух формах – в форме тепла или в форме работы.

Работа– мера количества энергии, переданной системой в окружающую среду макрофизическим путем (работа расширения). Работа понимается как количество энергии направленного движения, передаваемое от одного тела к другому; при этом происходит перемещение тела как целого. Например, при расширении газа в цилиндре происходит перемещение поршня.

полная работа (Дж, кДж),

удельная работа (Дж/кг, кДж/кг).

Для элементарного процесса:

. (1.24)

Для конечного процесса:

. (1.25)

Графически работа выражается площадью под кривой процесса в координатах.

и не являются полными дифференциалами, поэтому работа процесса зависит от пути процесса, а не только от начального и конечного состояния системы.

Теплота – мера количества энергии, переданной системе микрофизическим путем, т. е. количество энергии, передаваемой через границу системы в форме хаотического (теплового) движения микрочастиц. Теплота появляется лишь тогда, когда начнется процесс перехода внутренней энергии от одного тела к другому, т. е. только после появления разности температур.

полная теплота процесса (Дж, кДж),

удельная теплота процесса (Дж/кг, кДж/кг).

Теплота элементарного процесса не является полным дифференциалом, поэтому теплота процесса, как и работа, зависит от пути процесса.

Первый закон термодинамики – это закон сохранения энергии в термодинамическом процессе: подведенная к системе теплота расходуется на изменение внутренней энергии системы и на совершение системой работы против внешних сил.

Согласно всеобщему закону сохранения и превращения энергии, энергия не исчезает и не возникает, она лишь переходит из одного вида в другой в различных процессах. Поскольку энергия подводится или отводится через границу системы только в форме тепла Q и работы L, то изменение полной энергии системы в термодинамическом процессе (с учетом правила знаков)

Аналитическое выражение первого закона термодинамики в дифференциальной форме имеет вид:

. (1.26)

В интегральной форме соответственно:

. (1.27)

L – суммарная работа изменения объема термодинамической системы,

Q – суммарное количество тепла, подведенного к термодинамической системе.

Энтальпиясистемы – функция состояния системы, определяемая соотношением:

, . (1.28)

полная энтальпия системы (Дж, кДж),

удельная энтальпия системы (Дж/кг, кДж/кг).

Из тождества получаем:

Подставляя это в (1.26), получаем:

. (1.29)

Это второе аналитическое выражение первого закона термодинамики. Оно часто используется в термодинамике открытых систем. Последнее слагаемое в (1.29) называется располагаемой работой.

. (1.30)

Энтропия системы – функция состояния системы, дифференциал которой определяется соотношением:

. (1.31)

полная энтропия системы (Дж/К, кДж/К),

удельная энтропия системы (Дж/кг.К, кДж/кг.К).

Изменение энтропии системы в процессе:

(1.32)

Теплота процесса: , (1.33)

Внутренняя энергия, энтальпия и энтропия сложной системы равны суммам этих величин для ее частей. Так для газовой смеси имеют место равенства.

(1.34)

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Термодинамическая система. Уравнение состояния.

Термодинамическая система Уравнение состояния... Параметры состояния... Лекция Первый закон термодинамики...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Первый закон термодинамики

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Параметры состояния системы
  Техническая термодинамика изучает закономерности превращения энергии в процессах, происходящих в макроскопических системах, состоящих из большого числа частиц, и свойства тел

Смеси идеальных газов
  Смесь идеальных газов, химически не взаимодействующих между собой, называется идеальной газовой смесью. Для идеальной газовой смеси имеет место закон Дальтона:

Теплоемкость газов
Под теплоемкостью газа (удельной теплоемкостью) понимают количество тепла, необходимое для нагревания количественной единицы газа (1 кг, 1м3, 1 киломоль) на 10С (или 1 К). В с

Термодинамические процессы идеального газа
Задачей исследования термодинамических процессов является нахождение зависимостей и величин, характеризующих эти процессы: 1) уравнений, описывающих процесс; 2) аналитической взаи

Обобщенная диаграмма политропных процессов.
Для анализа политропных процессов удобно пользоваться обобщенной диаграммой. На ней изображаются все изопроцессы и выделяются области, в пределах которых знаки слагаемых I закона одинаковы.

Круговые процессы (циклы).
  В соответствии с первым законом термодинамики теплота и работа эквивалентны друг другу, однако процессы их взаимного превращения неравнозначны. Опыт показывает, что механическая эне

Цикл Карно
В 1824 году французский инженер Сади Карно предложил цикл, дающий максимальное значение термического КПД. Он состоит из двух обратимых изотермических и двух обратимых адиабатных процессов.

Уравнение первого закона термодинамики для открытых систем
Движущееся по каналу рабочее тело образует поток, который представляет собой открытую термодинамическую с

Уравнение обращения воздействий. Сопла и диффузоры
Изменения условий течения газа, вызывающие соответствующие изменения параметров состояния потока, называются воздействиями. Существует пять видов воздействий: 1. Геометрическое воздействие

Сопла и диффузоры
Рассмотрим воздействие формы канала dF на адиабатное течение в соплах и диффузорах. Сопла – это каналы, в которых происходит расширение газа и увеличение скорости его движения. В диффузорах

Параметры торможения
Для адиабатического течения на участке 1-2 уравнение энергии имеет вид: , где h* - полная

Приведенные параметры
Для расчета параметров можно использовать таблицы газодинамических функций, которые облегчают решение задач. При этом вводится приведенная скорость

Истечение газа из суживающегося сопла
При изучении этого процесса предполагается, что истечение происходит при постоянных параметрах газа на входе в сопло и на выходе из него. Пусть давление cреды, откуда происходит истечение,

Режимы работы суживающегося сопла
I режим– режим полного расширения , когда ,

Истечение газа из сопла Лаваля.
Комбинированное сопло Лаваля предназначено для использования больших перепадов давления и для получения скоростей истечения, превышающих критическую скорость (скорость звука). Условием закритическо

Истечение газов с учетом трения
Выведенные выше формулы скорости истечения и массового расхода газа справедливы только для обратимого процесса истечения, так как не учитывают силы трения рабочего тела о стенки канала и внутреннее

Термодинамические процессы в компресорах
Компрессором называют машину для сжатия газов. Различные типы компрессоров широко применяются в самых разнообразных областях техники. По конструкционным признакам компрессоры подразделяют на две гр

IV. Сравнение эффективности идеальных циклов
Термодинамическая эффективность циклов зависит от условий их осуществления. В одних условиях эффективен один цикл, в других – другой. 1. Сравним циклы Отто и Дизеля по значению термическог

Цикл газотурбинной установки
  Цикл Брайтона/Джоуля — термодинамический цикл, описывающий рабочие процессы газотурбинного, турбореактивного и прямоточного воздушно-реактивного двигателей внутренн

Цикл ГТУ с регенерацией теплоты
Регенерация теплоты - подогрев воздуха после компрессора выхлопными газами - возможна при условии, что T4>T2 Для этого в схему установки необходимо ввести дополнительное ус

Цикл паротурбинной установки
  Современная стационарная теплоэнергетика базируется в основном на паросиловых установках. Продукты сгорания топлива в этих установках являются лишь промежуточным теплоносителем, а р

Цикл парокомпрессионной холодильной установки
  Парокомпрессионная холодильная установка работает по циклу, обратному циклу паросиловой устанвки. Компрессор всасывает из рефрижератора пар рабочего тела при давлении его р

Цикл теплового насоса
  Тепловой насос – это машина, предназначенная для поглощения теплоты из окружающей среды и передачи ее объекту с более высокой температурой. Эффективность теплового насоса о

Виды и состав топлив
  Топливом называются горючие вещества, которые сжигаются для получения в промышленныхцелях теплоты. Топливо по происхождению может быть естественным и искусственым, а по агрегатному

Теплота сгорания топлива
  Теплотой сгорания топлива называется количество теплоты, выделяющейся при сгорании единицы топлива. Теплоту сгорания твердого и жидкого топлива обычно относят к 1кг массы топлива, а

Объем и состав продуктов сгорания
  При полном сгорании топлива топочные газы содержат продукты полного окисления элементов топлива,т.е.СО2, SO2, Н2О. Поэтому состав сухих газов в объе

Энтальпия продуктов сгорания
  Энтальпия продуктов сгорания является основой для тепловых расчетов теплоиспользующих устройств. Энтальпию продуктов сгорания принято рассчитывать на единицу количества топлива, из

Температурное поле. Закон Фурье
  Температурное поле – это совокупность значений температуры во всех точках тела в данный момент времени

Дифференциальное уравнение теплопроводности
  Дифференциальное уравнение теплопроводности выводится на основе баланса энергии для элементарного объема и имеет вид:

Теплопроводность через плоскую стенку при граничных условиях первого рода.
    однослойная стенка многослойная стенка   Рассмотр

Теплопроводность через цилиндрическую стенку при граничных условиях первого рода.
однослойная стенка многослойная стенка     Рассмотрим однородную ци

Основы теории подобия
Так как у поверхности твердого тела имеется слой неподвижной жидкости, через который теплота передается только теплопроводностью, то для этого слоя можно использовать закон Фурье. Принимая, что ось

Теплоотдача при вынужденной и свободной конвекции
  Рассмотрим часто встречающиеся на практике случаи вынужденной конвекции. Продольное обтекание пластины. При Re<5·105 (ламинарный режим):

Теплопроводность через плоскую и цилиндрическую стенку при граничных условиях третьего рода (теплопередача).
однослойная стенка многослойная стенка Передача теплоты от одной подвижной сре

Теплообмен излучением системы тел в прозрачной среде
  Рассмотрим теплообмен излучением между двумя параллелными пластинами с площадью1м2 с небольшим расстоянием между ними. Температуры пластин

Теплообмен излучением в газовой среде
  В отличие от твердых тел, имеющих сплошные спектры излучения, газы излучают энергию лишь в определенных интервалах длин волн. Вне этих интервалов газы прозрачны и не излучают энерги

Класификация теплообменных аппаратов
Теплообменные аппараты (теплообменник) – это устройства, предназначенные для передачи теплоты от одной среды (жидкости или газа) к другой. Чаще всего в теплообменных аппар

Основы расчета теплообменного аппарата
Сущность расчета любого теплообменного аппарата - совместное решение уравнений теплового баланса и теплопередачи. 1) Уравнения теплового баланса Тепловой поток Q

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги