Политропный процесс

Политропными процессами наз. процессы, протекающие при постоянной теплоемкости и вызываемые подводом или отводом теплоты. Следовательно, в любом политропном процессе, распределение теплоты между значениями, характеризующими изменение внутренней энергии и работу газа, остается неизменным, т.е. отношение:

где с – постоянная для данного газа теплоемкость газа или

т.е.

Для вывода уравнения обратимого политропного процесса идеального газа используем общее уравнение 1-го закона ТТД:

, (4.1) или , (4.2)

Воспользуемся характеристическим уравнением состояния газа (pv=RT), продифференцировав которое получим: рdv+vdp=RdT, т.е. dT=(pdv+vdp)/R

Решив совместно уравнения (4.1) и (4.2), получим:

раскрыв скобки, получим:

Сгруппировав слагаемые, содержащие произведения vdp и pdv, а также учитывая, что , после преобразований будем иметь:

Разделив это равенство на (c-cv), получим:

Обозначив через n дробь получим: n pdv+vdp=0

Разделив это равенство на pv, после интегрирования и последующего потенцирования,

получим:; ;

; , (4.3)

Уравнение (4.3) носит название уравнения политропного процесса,

где: - показатель политропы.

Показатель политропы может принимать любое численное значение в пределах от до , но для данного процесса он явл. величиной постоянной.

Связь между параметрами p, v, T, а именно:

, (4.4) , (4.5)

, (4.6)

Работа политропного процесса.

Поскольку работа изменения объема газа в любом процессе выражается уравнением , то для политропного процесса в соответствии с уравнениями политропы, имеем:, следовательно:

(4.7)

Количество теплоты, подводимой к системе (или отводимой от нее) в политропном процессе, определяется следующим образом:

т.к. , и то получаем:

но т.е. q=c (T2-T1) и следовательно

после преобразований (учитывая, что ), имеем:

Откуда:

(4.8)

где - теплоемкость идеального газа в политропном процессе.

При сv, k, n=const поэтому и сn=const, т.е. политропный процесс иногда определяют как процесс с постоянной теплоемкостью.

Изменение внутренней энергии равно: , (4.9)

Изменение энтальпии равно: , (4.10)

Изменение энтропии в политропном процессе:

, (4.11)

При движении газа в потоке располагаемая работа его в политропном процессе равна:

(4.12)