ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Адиабатный процесс из "Техническая термодинамика и основы теплопередачи " Другой способ заключается в том, что в окружающей среде (на контрольной поверхности системы) создается температура, одинаковая с температурой системы. Этот метод с успехом применяется на практике в тех случаях, когда система должна длительное время сохранять неизменное термическое состояние (охранные кольца, торцевые защиты). Однако при адиабатном изменении состояния системы такой способ практически трудно осуществим, так как в адиабатном процессе температура системы изменяется и, следовательно, в окружающей среде надо было бы искусственно воспроизводить тот же ход изменения температуры. [c.97] Наконец, приближение к адиабатным условиям создает уменьшение времени протекания процесса. Известно, что при прочих равных условиях количество переданной теплоты пропорционально времени, поэтому ускорение процесса также ведет к уменьшению количества переданной теплоты. Однако при этом возникает вопрос о соблюдении требования квазистатичности процесса, ибо квазистатический процесс должен протекать достаточно медленно ( 6). Как показывает опыт, многие практически реализуемые процессы (в двигателях внутреннего сгорания, турбинах и т. п.) протекают достаточно быстро для того, чтобы их можно было считать адиабатными, и вместе с тем еще достаточно медленно, чтобы их можно было рассматривать как квазистатические. [c.97] При адиабатном изменении состояния рабочего тела неизменной остается лишь энтропия. [c.97] Для сравнения на рис. 15 приведена изотерма (/—2 ), отвечающая уравнению ру = onst. Показатель адиабаты А 1, поэтому адиабата J—2 проходит всегда круче изотермы /—2. Это объясняется тем, что в изотермическом процессе 1—2 температура рабочего тела не изменяется (тепло к рабочему телу подводится), а в адиабатном процессе 1—2 температура рабочего тела уменьшается (внешняя работа совершается за счет уменьшения внутренней энергии рабочего тела). В результате, расширяясь от объема V до объема Уг, рабочее тело имеет в состоянии 2 температуру меньшую, чем в состоянии 2. В свою очередь, при заданном объеме давление прямо пропорционально температуре. Поэтому давление в точке 2 должно быть выше давления в точке 2. [c.99] Ход изменения температуры при адиабатном процессе непосредственно определяет характер изменения внутренней энергии при расширении системы внутренняя энергия уменьшается, при сжатии — возрастает. Физический смысл этого результата заключается в следующем при отсутствии теплообмена работа расширения системы совершается целиком за счет внутренней энергии (которая поэтому уменьшается на величину, равную совершенной работе). При сжатии, наоборот, внутренняя энергия возрастает на величину, равную работе, совершенной силами окружающей среды над системой (в свете этого рассуждения еще раз полезно вспомнить, что для поддержания постоянной температуры прн расширении теплоту нужно подводить, а при сжатии — отводить). [c.101] Здесь работа 1, 2 вычисляется по формуле (П1, 43) или (П1, 43 ). [c.101] как и прежде, работа h,2 подсчитывается по формуле (III, 43) или (III, 43 ). [c.102] Пример. Определить, во сколько раз работа изотермического расширения воздуха больше работы адиабатного расширения (см. рис. 15), если известно, что начальное давление воздуха в обоих случаях равно р, = 100 ата , начальная температура равна /] = 1000° С и конечная (в адиабатном процессе) 2 = 0° С. Для воздуха = 29,3 кГм/кГ-°С и й = 1.40. [c.102] ООъем воздуха в точке 2 равен объему воздуха в точке 2. [c.102] Поэтому широкое распространение получил метод анализа, идея которого выясняется при рассмотрении адиабатного процесса. [c.103] Для любого процесса, отвечающего уравнению (П1,45), можно непосредственно применить все те аналитические результаты, которые получаются из уравнения адиабаты без использования того факта, что к представляет собой отношение теплоемкостей Ср и с,. [c.103] При таком способе исследования надо прежде всего выяснить, возможно ли с достаточным приближением представить отдельные участки индикаторной диаграммы двигателя с помощью уравнения (П1, 45). Если окажется, что такое представление возможно, то необходимо еше определить подходящие значения п. [c.103] Опыт показывает, что, выбирая различные значения для п, можно с достаточной степенью точности воспроизвести отдельные участки индикаторной диаграммы двигателя. Для определения показателя п и выяснения границ отдельных участков диаграммы целесообразно воспользоваться логарифмической анаморфозой (изображением кривой в логарифмической системе координат). [c.103] Это выражение представляет собой уравнение прямой линии, следовательно, в логарифмической системе координат зависимость (а) также представляет собой прямую линию. [c.104] Если в логарифмической анаморфозе точки не ложатся на прямую (рис. 17, процесс 1—3), то их можно сгруппировать в виде отдельных участков, каждый из которых с достаточной степенью точности может быть заменен отрезком прямой (рис. 17, отрезки 1—2 и 2—3). Для каждого такого участка показатель п будет иметь свое значение, определяется из выражения (б). [c.104] Мы нащли условия, при которых отдельные участки индикаторной диаграммы двигателя могут быть охарактеризованы уравнением (111,45), и нащли способ определения показателя п. [c.104] В отличие от адиабатного процесса для рассматриваемого случая количество теплоты не равно нулю. Поэтому изменение внутренней энергии рабочего тела не равно работе, т. е. [c.105] Знак минус в правой части этого выражения появился вследствие того, что разность Т —Гг соответствует приращению температуры dT, взятому с обратным знаком. [c.105] Можно показать, что рассматриваемый процесс, отвечающий уравнению (П1, 45), является весьма общим процессом. Все изученные ранее основные термодинамические процессы являются его частными случаями и могут быть получены, если величине п придавать соответствующие значения. [c.106] Этот результат мы получили уже раньше при определении физического смысла газовой постоянной. [c.106] Вернуться к основной статье