ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Энергетические характеристики систем из "Гидравлические и пневматические системы " Важнейшим понятием термодинамики является энергия. Это понятие неразрывно связано с понятием материи. Материя окружающего мира находится в постоянном движении и изменении. Движение материи может принимать различные формы механическую, тепловую, электрическую и т.д., причем одни формы движения материи могут переходить в другие. Количественной мерой любой из форм этого движения является энергия, которая проявляется в разном виде (механическом, тепловом, электрическом и т.д.). [c.88] Кинетическая энергия системы Е массой т и скоростью v определяется формулой Е = mv l2. Кинетическая энергия имеет существенное значение при термодинамических расчетах потоков газов и жидкостей. В остальных случаях термодинамического анализа ею пренебрегают. [c.88] Потенциальной энергией Е обладает любая механическая система вследствие своего положения в каком-то силовом поле (например, гравитационном поле Земли). Изменение потенциальной энергии системы АД, равно работе, совершаемой для ее перемещения из одной точки силового поля в другую. В подавляющем большинстве термодинамических расчетов этой величиной пренебрегают, так как для них изменение АД, мало. [c.88] Внутренняя энергия термодинамической системы U состоит из энергии движения молекул, энергий молекулярного, внутриатомного и других взаимодействий. В общем случае при термодинамическом анализе внутреннюю энергию не разделяют на составляющие части, а считают, что она является функцией состояния, т.е. определяет внутреннее состояние системы и зависит от параметров состояния. Экспериментальные исследования свойств газов показали, что внутренняя энергия идеального газа зависит только от его температуры и не зависит от давления газа и занимаемого им объема. [c.88] В некоторых случаях термодинамического анализа удобнее использовать удельную внутреннюю энергию, т. е. энергию, отнесенную к единице массы вещества и = U/m. [c.89] Единицей измерения энергии в СИ является Дж (джоуль). Он равен механической работе, которую совершает сила в 1 ньютон на пути в 1 метр (1 Дж = 1 Н-м). Единицей измерения удельной внутренней энергии является Дж/кг. [c.89] Передача энергии от одного тела к другому может происходить различными путями, наиболее известны из которых — работа и обмен теплотой. [c.89] Механическую работу L как форму передачи энергии можно проиллюстрировать на следующем примере. Пусть в цилиндре (рис. 8.1) находится газ под избыточным давлением р и установлен поршень площадью S с нагрузкой на штоке от пружины F p. Поршень находится под действием перепада давления, численно равного р, так как слева на него действует избыточное давление р, а справа оно равняется нулю. Если pS F p, то поршень сдвинется вправо на Ах, т. е. будет совершена работа. Давление газа в цилиндре снизится, а пружина дополнительно сожмется. Таким образом, энергия газа уменьшится, а энергия пружины увеличится, т.е. она будет частично передана с помощью механической работы от газа пружине. [c.89] График, приведенный на рис. 8.2, принято называть рги-щ.а-граммой. [c.90] В термодинамике используется также понятие удельная механическая работа (как в случае с внутренней энергией), т.е. работа, отнесенная к единице массы вещества, / = L/m. В соответствии с другими формами движения энергии могут быть и другие виды работы электрическая, химическая и т.д. [c.90] Единицей измерения работы в СИ также является Дж (джоуль), а единицей измерения удельной работы — Дж/кг. [c.90] Другой формой передачи энергии является теплообмен, а количество энергии, переданное таким способом, называется количеством теплоты Q,, или теплотой. Теплообмен не связан с изменением положения тел термодинамической системы, а состоит в непосредственной передаче энергии молекулами одного тела молекулам другого. Это обеспечивается в результате неупорядоченных соударений молекул, атомов и других частиц в месте контакта тел. [c.90] Дгш количественной оценки теплоты целесообразно провести аналогию с другим способом передачи энергии — работой. Работа dL в ранее рассмотренном примере была проведена под действием перепада давления р и равнялась согласно (8.2) произведению р и dW. Причем наличие перепада давления р являлось причиной, которая вызвала работу, а изменение объема с Ж подтвердило факт совершения работы , т.е. явилось следствием совершения работы. [c.90] Единицей измерения энтропии является Дж/К или кал/К. [c.91] Для определения теплоты в термодинамическом процессе рассмотрим изменение температуры системы при изменении энтропии, т.е. Т=f S) (рис. 8.3). [c.91] График, приведенный на рис 8.3, принято называть Т У-диаграммой. [c.91] Единицей измерения количества теплоты в СИ также является Дж (джоуль). [c.91] Однако до сих пор иногда используется устаревшая единица измерения теплоты — калория (кал). [c.91] Из изложенного следует, что теплообмен и работа являются формами обмена энергии, а их количество представляет собой энергию, передаваемую в процессе энергообмена. [c.92] Анализ последней зависимости позволяет сделать вывод, что второе слагаемое является потенциальной энергией сжатого газа. При его расширении эта энергия может бьггь реализована для совершения работы. Из этого следует, что энтальпия представляет собой сумму внутренней энергии рабочего тела и его потенциальной энергии, которой оно обладает вследствие сжатия. [c.92] Вернуться к основной статье