ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Первый закон термодинамики из "Основы гидравлики и теплотехники " Каждое равновесное состояние системы можно изобразить в системе координат одной точкой, координаты которой указывают определенное значение параметров системы. [c.97] Понятие о термодинамическом процессе. Последовательность изменения термодинамического состояния системы называют термодинамическим процессом. Он сопровождается в общем случае изменением всех или части параметров системы газа. Если термодинамический процесс осуществляется настолько медленно, что разностью параметров в различных частях системы можно пренебречь на всем протяжении перехода от одного состояния в другое, то такой переход можно считать состоящим из непрерывного ряда равновесных состояний (равновесным термодинамическим процессом). [c.97] Очевидно при переходе газа из одного состояния в другое с конечной скоростью не соблюдается равенство параметров газа в различных частях системы и процесс этот не является равновесным. [c.97] Равновесный процесс можно представить в прямоугольной системе координат в виде линии, т. е. совокупности точек, каждая из которых представляет собой определенное равновесное состояние газа (рис. 72). Все реальные процессы, протекающие с конечной скоростью, неравновесные, и их графическое игюбражение носит условный характер. [c.97] Тх в состояние 2 с параметрами р , Т , то любой другой процесс, приводящий систему из состояния 2 в состояние 1, называют обратным. Например, если расширение считать прямым процессом, то сжатие — процесс обратный. [c.97] Термодинамические процессы могут быть обратимыми и не- обратимыми. Обратимым называют равновесный процесс, который протекает в прямом и обратном направлениях через один и тот же ряд равновесных состояний, не вызывая изменений в самом газе и в телах, окружающих систему. Неравновесные процессы необратимы. Все действительные процессы, встречающиеся в теплотехнике, практически необратимы. Изучение этих процессов может быть приведено при некоторых условиях к изучению обратимых процессов с достаточной для практики точностью. [c.98] Работа газа. Газ, находящийся в сосуде, при повышенном давлении стремится расшириться, т. е. увеличить занимаемый им объем. И если это не всегда осуществляется, то причина тому — внешние силы, воздействующие на газ и препятствующие этому расширению. Если, несмотря на препятствующие внешние силы, газ увеличился в объеме, то при этом газу пришлось совершить работу по преодолению этих сил. Аналогично при сжатии газа, находящегося в сосуде, приходится совершать работу по преодолению давления газа. [c.98] Чтобы определить работу сжатия или расширения газа, предположим, что некоторое количество газа находится в цилиндре под поршнем, скользящим без трения, к которому приложена внешняя сила Р (рис. 73). [c.98] В общем случае при определении работы газа, который в результате термодинамического процесса (рис. 74, а) перешел из состояния ] с параметрами р , в состояние 2 с параметрами р . [c.98] Графически работа на диаграмме р, V изображается плош,адью поверхности между кривой р = f (V) и абсциссами Vi и Уц (на рис. 74, б заштрихована). [c.99] Работа по преодолению внешних сил зависит не только от начального и конечного состояний, но и от пути, по которому совершается процесс. Плош,адь, ограниченная кривой р = fi (V и абсциссами и V , не равна площади, ограниченной кривой Р = f-2 (У) И теми же абсциссами (рис. 75). Не равны также и работы, совершаемые газом в этих процессах. [c.99] В СИ единицей работы и энергии является джоуль (Дж). Допускается применение внесистемной единицы — киловатт-чаа (кВт-ч) 1 кВт-ч = 1 кВт-3600 с = 3,6 10 кДж = 3,6 МДж. [c.99] Сущность первого закона термодинамики. Первый закон термодинамики представляет собой закон сохранения энергии применительно к термодинамическим процессам энергия не исчезает и не возникает из ничего, а лишь переходит из одного вида в другой в эквивалентных количествах. Примером может служить переход теплоты в механическую работу, и наоборот. [c.100] Если к М кг газа, занимающего при температуре Т объем V м , подвести при постоянном давлении некоторое количество теплоты dQ, то в результате этого температура газа повысится на аТ, а объем — на аУ. Повышение температуры связано с увеличением средней кинетической энергии хаотического движения молекул йК- Увеличение же объема приводит к увеличению расстояния между молекулами, а следовательно, к изменению потенциальной энергии взаимодействия между ними йН. Вместе с тем, увеличивая свой объем, газ совершает работу йЬ по преодолению внешних сил. [c.100] Для идеального газа, между молекулами которого нет взаимодействия, изменение внутренней энергии йи полностью определяется изменением кинетической энергии хаотического движения молекул, а изменение объема характеризует работу по преодолению сил внешнего давления. [c.100] Уравнение (136) представляет собой математическое выражение первого закона термодинамики количество теплоты йQ, подводимое к системе газа, затрачивается на изменение ее внутренней энергии йи и совершение внешней работы йЬ. [c.100] Условно считают, что при йQ О теплота сообщается рабочему телу при С О теплота отнимается от тела при йи О внутренняя энергия тела увеличивается при йЦ О внутренняя энергия тела уменьшается при йЬ О система совершает работу (газ расширяется) при йЬ О работа совершается над системой (газ сжимается). [c.100] Первый закон термодинамики имеет еще одну формулировку энергия изолированной термодинамической системы остается неизменной независимо от того, какие процессы в ней протекают. [c.101] Невозможно построить вечный двигатель первого рода, т. е. периодически действующую машину, которая совершала бы работу без затраты энергии. [c.101] Вернуться к основной статье