Адиабатный процесс. Адиабатный процесс – это процесс, который протекает без теплообмена с окружающей средой: Sq=0

Адиабатный процесс – это процесс, который протекает без теплообмена с окружающей средой: Sq=0

При этом PV^k = const – уравнение адиабатного процесса.

k – показатель адиабаты.

Т.к. k >1, то в P-V координатах линия адиабаты проходит еще круче изотермы.

Работа ℓ пропорциональна площади под кривой 1-2. В данном случае ∆V>0 и поэтому ℓ >0.

Т.к. при адиабатном процессе Sq=0, то dS=0. Значит S=const.

Адиабатный обратимый процесс является изоэнтропийным процессом, т.е. протекает при постоянном значении энтропии. Линии 1-2 соответствуют расширению рабочего тела (процесс сопровождается уменьшением температуры), а линия 1-3 соответствует сжатию рабочего тела.

При адиабатном процессе теплоемкость рабочего тела равна нулю.

Политропный процесс характеризуется тем, что он протекает в идеальном газе при постоянном значении теплоемкости, которая может иметь любое числовое значение от –8 до +8.

При политропном процессе часть количества теплоты, которая тратится на изменение внутренней энергии остается неизменной: ∆u/q=const.

Уравнение политропного процесса имеет вид

PVⁿ = const

Величина n, зависящая от теплоемкости процесса C_n, называется показателем политропы. Будучи постоянным для конкретного процесса, показатель политропы определяет его характер.

Пролитропный процесс является обобщающим; рассмотренные выше процессы являются его частным случаем.

Действительно, из уравнения PVⁿ = const при различных n имеем:

n = 0; PV⁰ = P = const – изобарный процесс;

n ± 8; V = const – изохорный процесс;

n = 1; PV = const – изотермный процесс;

n = R; PV^k = const – адиабатный процесс.

Вопросы для самоконтроля:

1. В чем физическая сущность внутренней энергии системы? С каких видов движения микрочастиц она состоит? Докажите, что внутренняя энергия – это параметр состояния. В чем разница внутренних энергий идеальной и реальной работ тела?

2. Напишите выражение для вычисления работы. Покажите, что площадь под кривой процесса в P-V координатах пропорциональна работе.

3. Что такое работа и теплота? Что между ними общего и чем они отличаются?

4. Напишите уравнение первого закона термодинамики. Приведите формулировку этого закона.

5. Что такое истинная и средняя теплоемкости? Укажите на связь между ними. Перечислите виды теплоемкости, укажите их размерность и запишите связь между ними. Напишите формулу Майера.

6. Как выражается теплоемкость смеси газов через массовую и объемную части компонентов.

7. Что такое энтальпия, какая ее размерность? Приведите расчетное выражение для внутренней энергии и энтальпии.

8. Докажите, что энтропия – параметр состояния. Напишите зависимость энтропии от основных термодинамических параметров, а также уравнение термодинамической тождественности.

9. Докажите, что площадь под кривой процесса в T-S координатах численно пропорциональна количеству теплоты, подведенной к рабочему телу. Какая зависимость между подведенным или отведенным количеством теплоты в процессе с переменной энтропией.

10. Приведите расчетные выражения для количества теплоты, используя различные виды первого закона термодинамики, формулы теплоемкости, энтальпии, энтропии.

11. Приведите анализ основных термодинамических процессов идеального газа для закрытых термодинамических систем (изохорного, изобарного, изотермного, адиабатного). Запишите расчетные зависимости для вычисления величины работы количества теплоты, энтропии. Напишите формулу связи между основными параметрами состояния.

12. Докажите, что политропный процесс является обобщающим процессом, который включает все основные термодинамические процессы. Проанализируйте разные группы политропных процессов расширения и сжатия в P-V и T-S координатах.

Список используемой литературы