Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника



Первый закон термодинамики




Читайте также:
  1. Ex lege XII tabularum aes alienum hereditarium... pro portionibus... ipso iure divisum (C. 2. 3.26). - По законам XII таблиц наследственные долги делятся автоматически на доли.
  2. I закон термодинамики
  3. I.4.2) Законы.
  4. II закон Ньютона.
  5. II закон термодинамики. Теорема Карно-Клаузиуса
  6. II. Организм как целостная система. Возрастная периодизация развития. Общие закономерности роста и развития организма. Физическое развитие……………………………………………………………………………….с. 2
  7. II.3. Закон как категория публичного права
  8. II.3.2) Классификация законов.
  9. II.3.3) Сила и пространство действия законов.
  10. III закон Ньютона.

Первый закон термодинамики устанавливает эквивалентность при взаимных превращениях механической и тепловой энергии и математически может быть выражен следующим образом:

Q = U + L,

Где Q – количество теплоты, превращенной в работу (Дж);

L – работа, полученная за счет теплоты Q (Дж);

U – внутренняя энергия (Дж);

В табл. 5.1 и 5.2 даны соотношения между различными единицами энергии и мощности.

Таблица 5.1.

Соотношения между единицами энергии

Единицы измерения Дж кгс∙м кал
Джоуль 0,102 0,239
Килограмм-сила-метр 9,8067 2,343
Калория 4,1868 0,42686
Килокалория 4,1868∙103 4,2686∙102 103
Киловатт-час 3,6∙106 3,67∙105 8,6∙105
Фут-фунт-сила 1,356 0,138 0,325

 

Единицы измерения кал кВт∙ч ft∙lbf
Джоуль 2,39∙10-4 2,78∙10-7 0,7376
Килограмм-сила-метр 2,343∙10-3 2,72∙10-6 7,233
Калория 10-3 1,16∙10-6 3,088
Килокалория 1 1,16∙10-3 3,088∙103
Киловатт-час 8,6∙102 2,653∙106
Фут-фунт-сила 3,25∙10-4 3,76∙10-7

 

Таблица 5.2

Соотношения между единицами мощности

Единицы измерения Вт кгс∙м/с кал/с ft∙lbf/s л.с.
Ватт 0,102 0,239 0,7376 1,36∙10-3
Килограмм-сила-метр в секунду 9,8067 2,343 7,233 1,33∙10-2
Калория в секунду 4,1868 0,427 3,088 5,6∙10-3
Фут-фунт-сила в секунду 1,3558 0,138 0,3246 1,84∙10-3
Лошадиная сила 175,5 542,5

 

Пользуясь первым законом термодинамики, можно определить коэффициент полезного действия (к. п. д.) теплосиловых установок ηст, характеризующий степень совершенства превращения ими теплоты в работу.

Если расход топлива на 1 кВт∙ч (удельный расход топлива) b выражен в кг/(кВт∙ч), а теплота сгорания топлива Qрн в кДж/кг, то к.п.д. теплосиловой установки:



ηст=3600/Qрнb, (5.1)

Аналитическое выражение первого закона термодинамики или основное уравнение теплоты в дифференциальной форме для любого тела:

dQ=dU+dL, (5.2)

где dQ – количество теплоты, сообщенное извне рабочему телу массой М кг;

dU – изменение внутренней энергии рабочего тела;

dL – работа, совершенная рабочим телом по преодолению внешнего давления, «внешняя работа» расширения.

Для бесконечно малого изменения состояния 1 кг любого газа уравнения (5.2) примет следующий вид:

dq=du+dl, (5.3)

Так как

dl=pdv,

то

dq=du+ pdv, (5.4)

Для конечного изменения состояния уравнения (5.2) и (5.3) соответственно имеют вид:

Q=∆U+L, (5.5)

и

q=∆u+l, (5.6)

Работа расширения 1 кг газа:

dl=pdv,

 

(5.7)

Изменение внутренней энергии идеального газа для любого процесса при бесконечно малом изменении состояния (для 1 кг):

du=cv dt, (5.8)

Интегрируя это выражение в пределах температур (t1 – t2), получаем:

∆u=cvm(t1-t2), (5.9)

где cvm – средняя массовая теплоемкость при постоянном объеме в пределах (t1 – t2).

В технической термодинамике выражение (u+pv) является параметром состояния, который называют энтальпией, и обозначают буквой - i.



i= u+pv (5.10)

Основное уравнение первого закона, выраженное через энтальпию, имеет вид:

dq=di - vdp, (5.11)

Для идеальных газов:

di=cpdT

Следовательно,

(5.12)

где cpm – средняя массовая теплоемкость при постоянном давлении в пределах от 0 до Т.

интегрируя уравнение (59) при р=const, получаем:

qр=i2 – i1, (5.13)

Таким образом количество теплоты в процессе при Р=const численно можно найти как разность энтальпий конечного и начального состояния.


Дата добавления: 2014-11-13; просмотров: 18; Нарушение авторских прав







lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2021 год. (0.012 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты