Задачей исследования термодинамических процессов является нахождение зависимостей и величин, характеризующих эти процессы:
1) уравнений, описывающих процесс;
2) аналитической взаимосвязи между параметрами рассматриваемого процесса, т.е. связи между параметрами p, v, T;
3) величины изменения внутренней энергии за процесс;
4) величины изменения энтальпии рабочего тела за процесс;
5) величины работы изменения объема рабочего тела и располагаемой работы;
6) количества тепла, подведенного за время процесса к рабочему телу или отведенного от него.
Изохорный процесс –процесс, протекающий при постоянном объеме.
n=
Уравнение, связывающее параметры начального и конечного состояний:
. (2.1)
Работа процесса:
. (2.2)
Располагаемая работа:
. (2.3)
Теплота процесса:
. (2.4)
При : . (2.5)
. (2.7)
Изменение термодинамических функций:
. (2.8)
. (2.9)
При : , (2.10)
Изобарный процесс – процесс, протекающий при постоянном давлении:
, . n=0.
Уравнение, связывающее параметры начального и конечного состояний:
, , . (2.13)
Работа процесса:
. (2.14)
Располагаемая работа: . (2.15)
Теплота процесса:
, . (2.16)
При : . (2.17)
Изменение термодинамических функций:
, . (2.20)
Изменение энтропии в изобарном процессе:
. (2.23)
Изотермический процесс – процесс, протекающий при постоянной температуре: . n=1
Уравнение, связывающее параметры начального и конечного состояний:
, . (2.26)
Работа процесса:
. (2.27)
Располагаемая работа:
(2.28)
Теплота процесса (с учетом того, что при для идеального газа ):
(2.29)
Изменение термодинамических функций:
, (2.30)
(2.31)
Адиабатный (изоэнтропный) процесс– процесс, протекающий без теплообмена с окружающей средой.
Уравнения, связывающие параметры начального и конечного состояний:
,
. (2.32)
, . (2.33)
, . (2.34)
Адиабатический процесс — термодинамический процесс в макроскопической системе, при котором не происходит процесс теплообмена системы с окружающими телами. С точки зрения первого начала термодинамики это означает, что работа совершается газом только за счет внутренней энергии:
q = ∆u + l = 0;
Работа процесса:
=
(2.35)
Располагаемая работа: . (2.36)
Теплота процесса: . (2.37)
Изменение термодинамических функций:
, (2.38)
, . (2.39)
График адиабатного процесса — более крутая кривая, чем гипербола при изотермическом процессе. Это объясняется тем, что при адиабатическом сжатии 1—3 увеличение давления газа обусловлено не только уменьшением его объема, как при изотермическом сжатии, но и повышением температуры.
Политропный процесс –процесс, протекающий при постоянной теплоемкости =const и удовлетворяющий уравнению:
(2.42)
где- показатель политропы .
Это уравнение отличается от уравнения адиабаты (2.30) только показателем степени ( вместо ). Поэтому уравнения для параметров и работы процесса получаются из уравнений (2.30) – (2.34) заменой на .
Соотношение параметров в процессе:
Теплота процесса:
, (2.43)
где теплоемкость политропного процесса:
(2.44)
Изменение термодинамических функций:
, , (2.45)
Работа расширения /сжатия в политропном процессе. dl =pdv ,
.
Располагаемая работа