ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Свойства идеального газа из "Техническая термодинамика и основы теплопередачи " В наших исследованиях свойств газов мы всегда будем пользоваться уравнением состояния (III, 1) для идеального газа. Выводы, полученные при изучении свойств идеального газа, мы будем применять при изучении процессов, происходящих с реальными газами. [c.63] Пример. Определить газовые постоянные для водорода Hj ((г = 2,016). углекислого газа СОа ( i, = 44,01), азота N2 ([i= 28,02), кислорода О (ц = 32) и водяного пара Н2О (ц= 18,016). [c.63] Приняв в качестве объекта исследования идеальный газ, мы должны средствами термодинамики изучить его самые важные свойства. Начнем с рассмотрения внутренней энергии в этой величине отражаются наиболее существенные свойства вещества. [c.63] Понятие теплоемкости было привнесено в термодинамику из калориметрии, которая развилась значительно раньше термодинамики— еще в тот период, когда господствовала теория теплорода. Сам термин теплоемкость отражает старые представления о теплоте, как о некоторой невесомой и неуничтожаемой жидкости, перетекающей из одних тел в другие. [c.64] В настоящее время понятием теплоемкости пользуются по той причине, что на этом понятии строится большинство расчетных методов и для значений теплоемкости имеется огромное количество опытных данных. [c.64] В этом уравнении внутренняя энергия выражена через все три параметра Т, р я v, т. е. [c.64] Однако один из них может быть определен через два других с помощью уравнения состояния. [c.64] В рассматриваемых условиях целесообразно в качестве независимых переменных выбрать температуру и объем, так как они входят в уравнение (б) под знаком дифференциала и, следовательно, удобно рассматривать dT и dv как независимые элементарные изменения параметров. [c.64] Для заданного конкретного процесса отношение обретает вполне определенное значение, и, следовательно, теплоемкость становится величиной, зависящей только от свойств вещества и его состояния. Это значит, что только в условиях конкретного процесса теплоемкость получает смысл физической константы. [c.65] Простейшим способом определения процесса является требование неизменяемости одного из параметров. [c.65] Уравнение (в) есть частный случай выражения (III, 4) для процесса при постоянном объеме. [c.66] Предметом нашего рассмотрения является идеальный газ. поэтому нам необходимо установить зависимость внутренней энергии идеального газа от объема. Выше было отмечено, что свойства идеального газа мало отличаются от свойств реальных газов, следовательно, результаты экспериментов с любыми газами, находящимися при соответствующих температурах и давлениях, могут дать ответ на поставленный вопрос. [c.66] Классическим опытом Д. Джоуля было установлено, что внутренняя энергия газа не зависит ни от объема, ни от давления. В опыте Джоуля два закрытых металлических сосуда, соединенных трубкой с краником, были помещены в водяной калориметр. Перед началом опыта из одного сосуда выкачивался воздух, а в другой нагнетался до давления около 20 ата испытуемый газ. Затем кран открывался и происходило выравнивание давлений в обоих сосудах. При этом объем газа увеличивался (заполнялся второй сосуд), а давление— уменьшалось. Температура калориметра, как показал опыт, оставалась неизменной. [c.66] НИЯ И превращения энергии получается, что в этих условиях внутренняя энергия газа должна оставаться неизменной, т. е. и.и = 0. [c.67] Таким образом, непосредственный опыт дает нам возможность утверждать, что изменение объема и давления при неизменной температуре не приводит к изменению внутренней энергии. Следовательно, для идеального газа внутренняя энергия является функцией одной только температуры, т. е. [c.67] Более точные опыты, однако, показывают, что внутренняя энергия реальных газов несколько изменяется с изменением объема и давления. Поэтому независимость внутренней энергии от объема и давления следует рассматривать как предельный закон, характеризующий свойства идеального газа. [c.67] Найдем вид функции для внутренней энергии. [c.67] Это и есть окончательное выражение для внутренней энергии идеального газа. [c.67] Формула (1П, 6) пригодна для расчета изменения внутренней энергии при любом процессе. [c.67] Зависимость (III, 8) между с и с известна под названием уравнения Майера, так как Майер впервые, если не считать Карно (записки которого не были своевременно опубликованы), воспользовался им для вычисления теплового эквивалента работы. [c.68] Вернуться к основной статье