Основы технической термодинамики

Нуль температуры в международной практической шкале  соответствует температуре плавления льда при рб =101,325 Па(750 мм рт. ст.), 100˚С(градус Цельсия)- температуре кипения воды. Соотношения между температурами по этим шкалам определяется выражением:

Т=t +273,15

Где Т- абсолютная температура,К (Кельвин);

     t –температура, ˚С.

 

11. Дать определение параметру  удельный объем.

Удельный объем (ν). Если в объеме V, занимаемом газом, соединится масса этого газа в количестве М, выраженного в килограммах, то его удельный объем  может быть вычислен как

ν = V/М (м3/кг).

 

12. Какая величина обратна удельному  объему?

Обратная величина является плотностью газа ρ, соответствующей массе газа, заключенного в единице объема, т. е.

ρ= М/V (кг/м3).

 

13. Сформулируйте  закон Бойля- Мариотта.

утверждает, что произведение абсолютного давления на удельный объем при постоянной температуре есть величина постоянная:

ρν= const

 

14. Сформулируйте закон  Гей- Люссака

гласит,  что при постоянном давлении удельный объем изменяется прямо пропорционально изменению абсолютных температур

 ν1 / ν2=Т1/Т2

 

15. Сформулируйте закон Шарля

Заключается в том, что при постоянном удельном объеме абсолютные давления газа изменяются прямо пропорционально изменению абсолютных температур.

р1 /р2=Т1/Т2

 

16. Сформулируйте закон Авогадро

 В равных  объемах различных газов при  одинаковых давлениях и температуре  содержится одинаковое число  молекул.

 Из этого следует, что плотности газов при одинаковых давлениях и температурах пропорциональны их молекулярным массам μ, т. е.

μ1 /ρ1= μ2 /ρ2   или μ1 ν1= μ2 ν2

Произведение  μ ν есть объем моля газа. Молем (киломолем) газа называется  масса газа в кг, равная его молекулярной массе.  Моль газа обозначается также μ и измеряется в кг/кмоль.                                     

Закон Авогадро можно сформулировать и так: объем киломоля (моля) различных газов при аналогичных физических условиях одинаков.  Объем киломоля всех киломоля всех газов при нормальных физических условиях (НФУ) (р= 760 мм рт. ст.=1,013 бар=101,335 кПа; t=0˚С и g=9,81м/с2) равен Vμ=22,4 м3/кмоль.

 

17. Сформулируйте закон  Дальтона

Рабочее тело представляет собой смесь нескольких газов. Например, в двигателях внутреннего сгорания в состав  продуктов сгорания, являющихся рабочим телом, входят в состав продуктов сгорания, являющихся рабочим телом, входят водород, азот, окись углерода, углекислый газ и пары воды. Если считать, что каждый компонент подчиняется уравнению состояния идеального газа, и компоненты химически не реагируют между собой, то согласно закону Дальтона давление  смеси газов рсм равно сумме парциальных давлений отдельных компонентов смеси

рсм=р1+ р2+ р3+ …+ рn=Σрi,

где р1, р2, р3,… рn- парциальные давления компонентов смеси.

 

18. Какие параметры связывает  уравнение идеального газа Клайперона?

р1 ν1 / Т1= ν2 ρ2/ Т2    или  р ν /Т= const

т.е. отношение  произведения абсолютного давления газа на его удельный объем к абсолютной температуре есть величина постоянная. Для 1кг ее обозначают R  и называют удельной газовой постоянной

р ν /Т=R  или  р ν =ТR

Последнее уравнение называют уравнением состояния идеального газа или уравнением Клайперона- ученого, предложившего это уравнение.

 

 

 

19. Какой физический процесс  называется термодинамическим?

Термодинамическим процессом называется переход термодинамической системы (рабочего тела) из одного состояния в другое в результате его взаимодействия с внешней средой.

 

20. Какое состояние системы называется  равновесным?

Равновесным  называется такое состояние системы, когда ее параметры во всех точках имеют одинаковые неизменные значения.

Процесс, характеризующийся непрерывной последовательностью равновесных  состояний системы, называется равновесным процессом. Состояние системы в таком процессе точно определяется параметрами р, ν

и Т.

 

21. Какой процесс называется  обратимым?

Равновесный процесс, который может быть осуществлен в обратном направлении через тот же ряд равновесных состояний, что и в прямом, как в рабочем теле, так и во внешней среде,  называется обратимым процессом.

 

22. Что называется удельной теплоемкостью?

Количество теплоты, которое необходимо подвести или отвести от единицы вещества (1 кг, 1 м3, 1 кмоль), чтобы изменить его температуру на

1 ˚С, называется удельной теплоемкостью.

 

23. Виды удельных  теплоемкостей  и  их единицы измерения.

Выбранная единица количества вещества определяет массовую с, объемную с´, или киломольную μс теплоемкость.  Размерность удельной теплоемкости, следовательно, может быть –кДж/(кг·К), кДж/м3, и кДж/(кмоль·К).

Количество теплоты, необходимое для нагревания 1 кг газа от температуры t1 до температуры t2, можно определить с помощью средней теплоемкости сm=(c1+c2)/2= а + в (t1 +t2)/2,

где c1и c2-значение истинных теплоемкостей при температуре  t1 и  t2. их величины для газов и водяного пара приведены в теплотехнических справочниках.

 

24. Каковы соотношения между  теплоемкостями?

Соотношения между массовой с, объемной с´ и киломольной μс теплоемкостями имеют вид

с= μс/ μ

с´= μс/22,4

с´= с ρ.

 

25. Удельная теплоемкость смеси.

Так как теплота, расходуемая на нагревание 1 кг газовой смеси, идет на нагревание всех компонентов, находящихся в смеси, то удельная теплоемкость смеси равна  сумме произведений удельных компонентов на их массовые или объемные доли.  Так, массовая теплоемкость смеси определяется по выражению

ссм= с1g1+ с2g2+…+ сngn=Σ сigi

где gi- массовая доля компонента смеси.

Объемную теплоемкость можно вычислить по формуле аналогичной структуры

с´см= Σ с´I ri

где ri- объемная доля компонента смеси.

 

 

 

 

Литература

 

1. Эрганова Н. Е. Основы методики профессионального обучения: Учеб. пособие.- Екатеринбург: Изд-во Урал. гос. проф. – пед. ун- та,1999.

 

2. Брюханов О. Н. и др. Основы гидравлики, теплотехники и аэродинамики: учебник.- М.: ИНФРА-М,2005.

 

3. Ильясов И. И. , Галатенко Н. А. Проектирование курса обучения по учебной дисциплине: Пособие для преподавателей. М.: Изд. корпорация «Логос», 1994.