ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Водяной пар. Диаграмма is для водяного пара из "Основы теплоэнергетики " Рассмотрим теперь наиболее важные процессы изменения состояния газа. В первую очередь посмотрим, что происходит с газом в том случае, когда к нему подводят или от него отводят тепло, не меняя его объема. [c.51] Подвод тепла к газу увеличит в этом случае скорость движения молекул, вследствие чего давление газа и его температура увеличатся наоборот, отвод зепла от газа вызовет уменьшение как давления, так и температуры. [c.52] Покажем характер изменения состояния газа в диаграмме ри (рис. 15). [c.52] Для этого, как и раньше, будем наносить точки, которые показывают состояние газа через небольшие промежутки времени. Но по условию объем газа в процессе не меняется. Поэтому для построения каждой точки придется брать все новые ординаты, соответствующие повышающемуся давлению при одной и той же абсциссе. Значит, все точки будут расположены друг над другом, и если их соединить, как это делалось в 5, то получится прямая линия, параллельная оси ординат эта линия и будет характеризовать процесс изменения состояния газа при постоянном объеме. Она называется изохоро й. В этом процессе в случае подвода тепла (нагревание) линия будет направлена вверх (в сторону увеличивающихся давлений), а в случае отвода тепла (охлаждение)— вниз. Таким образом, линия J-2 изобразит процесс нагревания, линия же J-2 изображает процесс охлаждения газа при и = onst. [c.52] Эта зависимость означает во сколько раз конечна давление больше (или меньше) начального, во столько же раз и конечная абсолютная температура больше (или меньше) начальной абсолютной температуры. Пользуясь этой зависимостью, можно найти любое из давлений или температур по остальным трем величинам (см. прим. 10). Необходимо также иметь в виду, что, р и ро — абсолютные давления и при расчетах оба значения должны быть выражены в одних и тех же единицах измерения (мм рт. ст. или ат). [c.53] Особенность рассматриваемого процесса заключается в том, что газ при изменении своего состояния не совершает работы. Происходит это потому, что объем газа постоянный, а как было ранее сказано, работа может быть совершена газом только в том случае, если происходит перемещение точки приложения силы, чего здесь нет, так как поршень остается без движения. [c.53] Процесс изменения состояния газа при постоянном объеме имеет большое практическое значение. При работе некоторых двигателей внутреннего сгорания в цилиндр подается смесь горючего газа и воздуха (такая смесь называется горючей смесью) когда такую смесь зажигают при помощи искры, топливо мгновенно сгорает, и выделившееся тепло идет на нагревание образовавшихся продуктов сгорания. При этом процесс нагревания продуктов сгорания происходит так быстро, что поршень цилиндра, в котором все это происходит, не успевает заметно переместиться поэтому можно считать, что нагревание продуктов сгорания в этом случае происходит при у = onst. [c.53] Количество тепла, которое тратится для нагревания или охлаждения газа в процессе с постоянным объемом, определяется по формулам, изложенным в 3. Здесь нужно только дополнительно указать, что для каждого процесса существует свое значение теплоемкости. В частности,ч для процесса с постоянным объемом пользуются теплоемкостью при постоянном объеме. Она обозначается с . Некоторые ее значения приведены в табл. 4 в конце книги. [c.53] Пусть теперь в цилиндре с подвижным поршнем находится газ, состояние которого характеризуется в диаграмме pv точкой 1 (рис. 16). Начнем нагревать газ при этом он будет расширяться, преодолевая давление р, под которым находится если к штоку поршня присоединить какую-либо машину, например поршень насоса, то при расширении газ совершит работу, в данном случае — работу поднятия жидкости. При надлежащем подводе тепла к газу можно добиться того, что давление его будет оставаться все время одинаковым, т. е. показание манометра в течение процесса не будет изменяться. [c.54] Если производить не нагревание газа, s охлаждение при постоянном давлении, то поршень пойдет влево в этом случае не газ будет совершать работу, а извне будет совершаться работа на то, чтобы сжать газ. В этом случае процесс охлаждения тйкже изобразится прямой, параллельной оси абсцисс, но прямая будет направлена влево, так как объем газа во время процесса охлаждения будет уменьшаться. Таким образом, процесс охлаждения изобразится прямой 1-2. [c.54] Зависимость (20) носит название закона Г е й-Л ю с-с а к а. [c.55] Здесь буквой XV (дубль вэ) обозначена работа газа, буквой р — абсолютное давление газа во время процесса, а 2 и Ц] — конечное и начальное значения удельного объема газа. Необходимо только иметь в виду, что обычно объемы измеряют в кубических метрах, а давления — в атмосферах. В этом случае, чтобы соблюсти правильное соотношение единиц измерения, нужно значение давления газа выразить в кг/ж , т. е. умножить число атмосфер на 10 000. Полученное после производства вычислений значение будет измерять работу в килограммометрах на килограмм газа. [c.55] Разберем, подробнее ри-диаграмму процесса при р = =соп81. На рис. 16 он изображен линией 1-2. Площадь под этой линией заштрихована это прямоугольник 1-2-В-А-1 со сторонами линия процесса 1-2, ось абсцисс и ординаты 1-А и 2-В, проходящие через начало (точка /) и конец (точка 2) процесса. Площадь прямоугольника равна произведению основания на высоту. Здесь основанием прямоугольника является линия АВ по чертежу видно, что она измеряет увеличение удельного объема газа при расширении, т. е. [c.55] Сравнивая это выражение с формулой работы (22), можно установить, что в правой части в обоих случаях стоит одно и то же выражение. Отсюда можно сделать следующий очень важный вывод площадь фигуры, находящейся под линией процесса, в pv-диаграмме измеряет работу, совершенную газом. Этим положением мы будем все время пользоваться в дальнейщем в подробных курсах доказывается, что оно остается верным не только для процесса с постоянным давлением, но и для всякого другого процесса изменения состояния газа. [c.56] При подсчете количеств тепла на нагревание (и охлаждение) газообразных тел часто участвующее в процессе количество газа задают его объемом при давлении в 760 мм рт. ст. и температуре 0° С (так называемые н.о р-мальные условия). В этом случае теплоемкость газа надо брать на 1 м при указанных давлении и температуре. Такую теплоемкость называют объемной теплоемкостью единицей ее измерения служит ккал1нм град, где буква н означает, что I газа взят при нормальных условиях. [c.56] Процесс изменения состояния газа при постоянном давлении имеет очень широкое распространение в теплоэнергетике. Укажем на важнейшие случаи его применения. [c.56] Имеются двигатели, в которых используется подвод тепла к рабочему телу при постоянном давлении. Это так называемые дизели, которые мы рассмотрим позднее. [c.57] В технике имеет большое значение изменение состояния газа, при котором расширение или сжатие его происходит таким образом, что между газом и внешней окружающей средой нет никакого теплообмена иначе говоря, при таком изменении состояния к газу не подводится и от него не отводится тепло. [c.57] Вернуться к основной статье