ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Основные понятия и методы изучения из "Теоретические основы теплотехники " При расширении в цилиндре с подводом (или отводом) тепла газ совершает работу, необходимую для преодоления силы, приложенной к штоку поршня при сжатии, которое также может происходить с подводом (или отводом) тепла, работа совершается извне над газом, во всех случаях газ проходит через ряд состояний. Такой переход газа из начального состояния в конечное называется процессом изменения состояния газа. [c.50] Характеристическое уравнение (1-15), описывающее связь между параметрами состояния идеального газа, относится к такому состоянию его, при котором по всей массе газа существуют одно и то же давление и одна и та же температура (а следовательно, и один и тот же удельный объем). Такое состояние газа называется равновесным состоянием. [c.50] Термодинамика изучает в первую очередь равно-в е с н ы е состояния и процессы, представляющие собой цепь последовательных и непрерывных переходов от одного равновесного состояния к другому. [c.50] Рассмотрим эту диаграмму и выясним, в чем удобство применения ее. [c.51] Пусть изменение состояния газа происходит в цилиндре с подвижным поршнем. Расположим цилиндр так, как указано на рис. 2-1, и предположим, что в цилиндре находится 1 кг газа тогда объем газа есть его удельный объем пусть абсолютное давление газа равно pj. Поместим для удобстиа рассмотрения над чертежом цилиндра координатные оси р и и. По оси абсцисс отложим отрезок соответствующий выбранному значению удельного объема газа, причем масштаб выберем таким, чтобы отрезок Vi равнялся высоте той части цилиндра, в которой находится газ. По оси ординат отложим отрезок, измеряющ,ий абсолютное давление газа Pi в каком-либо принятом для давления масштабе. [c.51] Восставив перпендикуляры, получим точку 1, которая в ру-диаграмме характеризует состояние газа в цилиндре. [c.51] Аналогично и в процессе сжатия, изменяя так или иначе количество тепла, подводимого к рабочему телу или отводимого от него, можно добиться, чтобы давление газа менялось как угодно. [c.52] Таким образом, по изменению давления газа нельзя судить, происходит сжатие или расширение его. Единственным признаком для суждения об этом может быть изменение объема, а именно процесс расширения газа характеризуется увеличением объема, процесс сжг1тия — уменьшением его. Отсюда вытекает и другое важное положение. При увеличении объема газ преодолевает усилие, приложенное к штоку поршня иначе говоря, газ при этом совершает работу. При сжатии под влиянием внешнего давления, преодолевающего давление газа внутри цилиндра, объем газа уменьшается при этом уже внешняя среда совершает работу над газом. В первом случае работа называется работой расширения, во втором — работой сжатия. [c.52] Установим условия, при которых процесс может протекать равновесно. Прежде всего такой процесс должен протекать бесконечно медленно. Это нужно для того, чтобы изменение давления, происходящее в газе, успевало распространиться по всему объему. Если поршень будет двигаться быстро, то в части, расположенной близко к поршню, давление будет иным, чем в отдаленной, и оно не будет успевать выравниваться по всей массе газа во время расширения. [c.53] Если газ во время процесса изменения состояния получает тепло от какого-либо внешнего источ- 2-3. Обратимый про-ника, то температура источника цесс изменения состояния должна отличаться от температуры газа, газа на бесконечно малую величину, иначе по всей массе газа температура не будет одинаковой и в этом случае состояние газа нельзя будет описать характеристическим уравнением. [c.53] Если провести процесс при соблюдении описанных условий, то в нем будут отсутствовать трение, толчки, вихревые движения. [c.53] При соблюдении перечисленных условий процесс изменения состояния газа обладает тем свойством, что его можно провести в обратном направлении через те же состояния, что и в прямом направлении. Например, если газ совершил процесс в направлении 1-2 (рис. 2-3) через состояние а, Ь, с и г. д., то его можно через те же состояния провести и от 2 к /. При этом если в прямом процессе к газу было подведено некоторое количество тепла и он совершил работу, то в обратном процессе это количество тепла будет возвращено газом окружающей среде, если извне над газом совершить ту работу, которую он соверишл в прямом про цессе. [c.53] Поэтому такие процессы получили название необратимых процессов. Тоже произойдет, если процесс будет протекать с конечной разностью температур между температурой источника тепла и температурой газа. [c.54] Все процессы, протекающие в двигателях, происходят при конечных значениях скоростей, конечных разностях TBMnepaiyp и обладают, таким образом, всеми признаками необратимости. Ввиду сложности явлений, происходящих в газе при необратимых процессах, термодинамика яе может непосредственно решать задачи, связанные с необратимыми изменениями состояния, и поэтому в первую очередь изучает обратимые процессы, хотя они, требуя для своего осуществления идеальных условий, в двигателях не происходят. [c.54] Перенесение результатов изучения обратимых процессов на необратимые обыкновенно осуществляется при помощи опытных коэф( )ициентов, учитывающих влияние факторов, отличающих необратимые процессы от обратимых. [c.54] Вместе с тем изучение обратимых процессов как процессов, протекающих в идеальных условиях, имеет большое практическое значение, так как оно дает возможность судить о пределах, к которым могут стремиться действительные процессы. [c.54] Вернуться к основной статье