55 III ТЕРМОДИНАМИКА ТЕМА 5 Основы термодинамики Сравнительный анализ ТД - процессов (1) (2) - презентация

1 55 III ТЕРМОДИНАМИКА ТЕМА 5 Основы термодинамики Сравнительный анализ ТД - процессов (1) (2)

2 56 III ТЕРМОДИНАМИКА ТЕМА 5 Основы термодинамики 1-ый закон ТД для изобарического процесса

3 57 III ТЕРМОДИНАМИКА ТЕМА 5 Основы термодинамики Исследование изобарных процессов (3) (1) (2) В общем случае Для n – атомного газа (4) (5) (6) Уравнение Менделеева – Клапейрона (7)

4 58 III ТЕРМОДИНАМИКА ТЕМА 5 Основы термодинамики Исследование изобарных процессов Для изобарного процесса (8) Подставляя (4)-(6) и (8) в (1), получим (9) (10) (11) Сравниваем (9) – (11) с (2) устанавливаем (12) (13) (14)

5 Исследование изобарных процессов 59 III ТЕРМОДИНАМИКА ТЕМА 5 Основы термодинамики Формула Майера (1) (2)(2) (3)(3) (4)(4) Показатели адиабаты (5)(5) (6)(6) (7)(7)

6 60 III ТЕРМОДИНАМИКА ТЕМА 5 Основы термодинамики Исследование изобарных процессов иизобарических процессов расширения газов Коэффициент тепловых потерь (8)(8) (9)(9) (10) (11) (12) (13)

7 61 III ТЕРМОДИНАМИКА ТЕМА 5 Основы термодинамики Сравнительный анализ изобарных процессов таблица Nп/пNп/п Газ Число степеней свободы f Изменение внутренней энергии Количес- тво теплоты Удельная теплоем-ть газа Коэффициенты При- меры газов одно- атомн. (n=1) f=31,670,40,611 H; N; He; Cl. 2 двух- атомн. (n=2) f=51,40,2860,7145/37/5 H 2 ; O 2 ; N 2 ; CO. 3 много- атомн. (n=3) f=61,330,250,7528/5 CO 2 ; CH 4.

8 62 III ТЕРМОДИНАМИКА ТЕМА 5 Основы термодинамики Из анализа проведенных исследований можно сделать следующие выводы: 1. Для получения наибольшей работы в тепловых машинах реализация в них изобарных процессов является предпочтительной в сравнении с изотермическими и адиабатическими.

9 63 III ТЕРМОДИНАМИКА ТЕМА 5 Основы термодинамики Из анализа проведенных исследований можно сделать следующие выводы: 2. Реализация изохорных процессов целесообразна только в циклических тепловых машинах для обеспечения быстрого изменения давления в рабочей камере (повышения давления при сжигании топлива и понижения давления при выхлопе продуктов сгорания). При изохорных процессах работа не совершается.

10 64 III ТЕРМОДИНАМИКА ТЕМА 5 Основы термодинамики Из анализа проведенных исследований можно сделать следующие выводы: 3. Удельные теплоемкости газов (одноатомных, двухатомных и многоатомных) при постоянном давлении (C p ) и постоянном объеме (C V ) обратно пропорциональны молярным массам газов.

11 Из анализа проведенных исследований можно сделать следующие выводы: 65 III ТЕРМОДИНАМИКА ТЕМА 5 Основы термодинамики 4. Показатели адиабаты не зависят от конкретного хими- ческого состава газа и являются константами: для одноатомных идеальных газов ; для двухатомных идеальных газов ; для трехатомных и многоатомных идеальных газов.

12 Из анализа проведенных исследований можно сделать следующие выводы: 66 III ТЕРМОДИНАМИКА ТЕМА 5 Основы термодинамики 5. Для любых двухатомных, трехатомных и многоатомных газов при протекании а них изобарических процессов в условиях одинаковых изменений температур изменения внутренних энергий (i = 2,3) и количеств теплоты Q pi (i = 2,3), соответственно, для двухатомных газов на 67% и 40% превышают изменения внутренней энергии ΔU 1 и количества теплоты Q pi, наблюдаемые для одноатомных газов при тех же условиях; а также для трехатомных и многоатомных газов превышают, соответственно, в 2 раза и на 60% изменение внутренней энергии ΔU 1 и количества теплоты Q p1, наблюдаемые при тех же изменениях температур (ΔT) для одноатомных газов.

13 Из анализа проведенных исследований можно сделать следующие выводы: 67 III ТЕРМОДИНАМИКА ТЕМА 5 Основы термодинамики 6. Коэффициенты полезного действия тепловых машин, в которых реализуется изобарические процессы расширения газов, не зависят от конкретного химического состава рабочего тела и составляют η 1 = 40% при изменении в качестве рабочего тела одноатомных идеальных газов, η 2 = 28,6% при применении двухатомных идеальных газов, и η 3 = 25% при применении трехатомных и многоатомных идеальных газов.

14 Из анализа проведенных исследований можно сделать следующие выводы: 68 III ТЕРМОДИНАМИКА ТЕМА 5 Основы термодинамики 7. Коэффициенты тепловых потерь тепловых машин, в которых реализованы изобарические процессы расширения газов составляют, соответственно, для одноатомных ξ 1 = 60%, двухатомных ξ 2 = 71,4%, а также трехатомных и многоатомных газов ξ 3 = 75%, причем они не зависят от конкретного химического состава рабочего тела (газа).

15 Из анализа проведенных исследований можно сделать следующие выводы: 69 III ТЕРМОДИНАМИКА ТЕМА 5 Основы термодинамики 8.Применение в качестве рабочего тела тепловых машин (ТМ), в которых реализуются изобарические ТД - процессы, одноатомных газов ( n = 1 ) является предпочтительным нежели применение n – атомных газов ( n 2 ) при тех же условиях, т.к. при одинаковых условиях коэффициенты полезного действия этих тепловых машин в первом случае получаются максимальными, а коэффициенты тепловых потерь – минимальными.