Термодинамические процессы идеального газа

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