Рабочее тело. Понятие о газе

РАБОЧЕЕ ТЕЛО. ПОНЯТИЕ О ГАЗЕ [c.11]

Основные понятия. В современной технике все большее распространение получают машины, аппараты и приборы, в которых совершение механической работы связано с преобразованием потенциальной энергии (энергии давления) газа или пара в кинетическую энергию потока (струи) рабочего тела. Изучение рабочих процессов устройств, основанных на использовании кинетической энергии потока, приобретает все большее значение, особенно в связи с развитием современной теплоэнергетики (паровые и газовые турбины), ракетной техники и реактивных двигателей, химической промышленности (инжекторы, форсунки, горелки н пр.) и холодильной техники. [c.6]

Теория термодинамических процессов в термодинамике в значительной степени идеализирована за счет введения таких понятий, как понятие обратимости процессов, представления рабочего тела как идеального газа, использования предпосылки о постоянстве численного значения показателя процесса как политропы с постоянным значением. Переход от идеализированных уравнений, получаемых при этих предпосылках, к реальным в этом случае осуществляется за счет введения в расчеты опытных коэффициентов, учитывающих отклонения идеализированных процессов от реальных. [c.6]

Этот закон неприменим к отдельным молекулам или к малому числу их. Нельзя сказать, что в этом случае он неверен, так как он вообше ничего не говорит по поводу поведения отдельной молекулы или малого числа их, ничего не утверждает по той причине, что к отдельной молекуле неприменимо понятие теплоты, ибо понятие это, равно как понятия температуры и энтропии, имеет смысл только по отношению к весьма большому количеству молекул. Это вытекает из феноменологического метода, который положен в основу термодинамики. Феноменологический метод заключается в том, что рабочее тело рассматривают не как дискретное физическое тело, состоящее из отдельных молекул, а как некоторый континуум, т. е. как сплошную среду, физические параметры которой непрерывны и изменяются на бесконечно малую величину при переходе от одной точки пространства к другой. Это дает возможность изучать совокупность действия молекул, проявляющуюся в том, что нами названо параметрами состояния рабочего тела. Так, совокупность импульсов всех молекул газа дает параметр давления совокупность кинетических энергий молекул — внутреннюю энергию газа, совокупность объемов, занимаемых молекулами в их движении, — удельный объем газа. Статистический метод является лишь дополнением к феноменологическому методу и дает свои поправки в тех случаях, когда возможно судить о закономерности поведения отдельных молекул. Примером таких поправок является уравнение состояния реального газа. [c.67]

Понятие об энтропии. Введем еще один параметр рабочего тела, имеющий большое практическое значение для облегчения решения многих теплотехнических задач, — энтропию. Этот параметр не имеет физического смысла, введен формально на основании математических соображений применительно к идеальному газу. [c.119]

Выше, при рассмотрении связи между средней и истинной теплоемкостями, а также при введении понятия теплоемкости, предполагалось, что она зависит только от температуры и не зависит от других параметров рабочего тела. Однако это справедливо, строго говоря, только для идеальных газов. Для реальных тел, например, для водяного пара, необходимо считаться с зависимостью теплоемкости не только от температуры, но и от давления. [c.37]

В нашем выводе мы явно не связывали себя никакими величинами, характеризующими индивидуальные свойства рабочего тела, при помощи которого было осуществлено превращение тепла в работу в цикле Карно. Однако мы пользовались Г -диаграммой, основанной на понятии об энтропии, как о параметре состояния, что было доказано выше лишь для идеального газа. Но можно и строго доказать, что термический к. п. д. цикла Карно не зависит от свойств рабочего тела, принимающего участие в цикле. Следовательно, если бы вместо идеального газа рабочим телом в цикле Карно оказался, например, водяной пар в состояниях, когда он [c.46]

При изучении свойств рабочих тел и работы тепловых двигателей в технической термодинамике, как и в других науках, прибегают к абстрагированию, т. е. принимают допущения, позволяющие получить простые соотношения, дающие возможность выявлять влияние основных факторов. С этой целью вводят понятие идеального газа и идеального двигателя. [c.28]

Из выражения (5-33) следует, что энтальпия газа подобно внутренней энергии является функцией состояния газа и в связи с этим не зависит от того, каким образом рабочее тело подошло к данному состоянию. Вследствие указанного свойства энтальпия является также параметром состояния газа. Энтальпию широко используют в теплотехнических расчетах. Дальше будет показано, что понятие об энтальпии позволяет строить диаграмму s —/, пользование которой значительно упрощает расчеты. [c.58]

Точно так же текущее по соплу газообразное рабочее тело мы рассматривали до сих пор именно феноменологически. И теперь в связи с предстоящим разбором применяемых топлив нам придется, не отступая от занятых позиций, вникнуть в процессы расширения газа и преобразования энергии несколько глубже, а для решения основных задач привлечь средства и методы физической химии. Но выявляется, что некоторые основные понятия физической химии и теории расчета двигателей [c.201]

Уравнение первого закона термодинамики для газового потока и понятие об энтальпии газа. Основные уравнения первого закона термодинамики (2.3) и (2.4) были выведены для процессов, в которых работа расширения газа затрачивалась на преодоление внешних сил и была равна их работе. Изменение кинетической энергии газа при расширении не учитывалось ввиду его незначительности. Такое расширение происходит, например, в поршневых двигателях внутреннего сгорания. В турбинах, реактивных двигателях и других установках, в которых газ перемещается с большой скоростью, пренебрегать изменением кинетической энергии движущихся масс газа нельзя, так как оно является основным слагаемым в энергетическом балансе рабочего тела, и поэтому уравнения первого закона термодинамики (2.3) и (2.4) в этом случае принимают иной вид. Предположим, что по каналу переменного сечения под действием давления движется поток газа (рис. 2.2). При этом будем считать, что [c.27]

В заключение следует отметить, что введение понятия энтропии было сделано пока применительно к идеальному газу, и все утверждения относительно свойств энтропии не могут пока быть обоснованно распространены и на реальные газы. Однако, как будет показано в главе VIII Второй закон термодинамики , понятие энтропии может быть установлено достаточно точно независимо от свойств рабочего тела. Пока же этот параметр будет использован как весьма удобный при анализе процессов идеального газа. [c.85]

Рассмотренные выше процессы не охватывают все многообразие возможных изменений состояния идеального газа. Между тем рабочее тело многих реальных технических устройств, в том числе в системах теплога-зоснабжения, отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, можно условно считать идеальным газом, получая при этом приемлемую точность расчетов. Стремление описать разнообразные процессы единой простой математической формулой приводит к понятию поли-тропного процесса. Поставим следующую задачу получить уравнение произвольного процесса изменения состояния идеального газа с одним параметром п вид процесса должен определяться числовым значением п и индивидуальными свойствами газа. Полученный процесс назовем политропным. [c.139]

В тепловых двигателях в качестве рабочего тела примедявдт реально существующие газы, но для упрощерия в технической термодинамике ш1 око применяют понятие об идеальном газе. [c.15]

Последнее замечание следует сделать относительно выбора координат. В предложенных к настоящему времени методах комбинированного анализа используется система координат Эйлера x,t), поскольку она применяется при рассмотрении контрольного объема. Можно применять и другие системы координат, а именно лагранжевы и псевдолагранжевы. Если сравнивать с этими двумя системами, то использование эй.теровых координат приводит к более громоздким расчетам при анализе одномерного нестационарного течения [66]. Как будет показано ниже, метод характеристик и метод узлов на самом деле связывают подходы Эйлера и Лагранжа, и связывающее соотношение можно найти, исходя из понятия поля параметров. Однако в данный момент мы определим различные координаты для одномерной системы. В рамках подхода Эйлера рассматривается постоянный объем в пространстве, и параметры рабочего тела, мгновенно занимающего этот объем, определяются таким образом, что нет необходимости следить за отдельными частицами газа. При использовании подхода Лагранжа рассматриваются отдельные частицы и прослеживаются их траектории в поле течения. В одномерной системе рассматривается слой газа (а не отдельные частицы) и переменная л заменяется другим параметром (скажем, а для данного слоя газа), который равен величине х при = 0, и, следовательно, значение а будет изменяться от частицы (слоя) к частице (слою). Псевдолагран-жева координата т данного слоя газа обозначает массу газа, содержащегося в объеме между этим слоем и исходным слоем при = о, и поэтому каждый слой имеет свое значение т, ко- [c.344]

Идеальные и реальные газы. Превращение теплоты в механическую работу в тепловых установр ах происходит при участия рабочего тела, которым является газ или пар. Газы, которые встречаются на практике, называют реальными. Молекулы эти я газов имеют конечный объем, между ними существуют силы пр ь тяжения, существенно влияющие на их параметры. Молекулы газа, заключенного в сосуд, находятся в непрерывном хаотическом движении. При этом они сталкиваются друг с другом н со стенками сосуда. Таким образом, молекулы обладают кинетической энергией хаотического движения. А так как между молекулами существуют силы сцепления, то они обладают еще и определенной потенциальной энергией взаимодействия, которая зависит от расстояния между ними. Для простоты изучения свойст. газообразного рабочего тела введено понятие — идеальный газ. [c.90]

Вторая фуппа формулировок связана с использованием уже двух термостатов Тепла не может само по себе перейти от тела менее нагретого к более нагретому (Клаузиус, 1850). Выражение само по себе потребовало сразу же уточнения, которое сделал Томсон , невозможно перевести тепло от более холодного тела к более нагретому без компенсации (т. е. не изменив при этом самого рабочего тела и окружающих его систем). Остается, правда, еще договориться, как связать степень нафето-i сти тела с его температурой, что мы сделаем неч сколько позже, определив понятие абсолютной температуры. И опять, формулировка представляется как обобщение офомного числа на блюдений над термодинамическими система- ми действительно, никто и никогда не наблюдал указанного в этих формулировках явления (в отличие от обратных). Итак, два термостата с температурами и 2 (рис. 24, в качестве модели рабочего тела опять выбран газ), а значит, два отрезка изотерм 1-2 и 3-4, замыкающие же точки 2-3 и 1-4 линии — адиабаты, 6Q = 0. Придадим теперь конкретный математический смысл (как бы материализуем ) выражению без компенсации . Оно означает, что 6W - AW = О, т.е. система за цикл перекачивает из термостата O2 в в (причем >62) энергию Д( 2 - AQ34 > О, не изменяя своего состояния и не фебуя, чтобы над ней производилась работа. Это могло бы случиться, если адиабаты 2-3 и 1-4 пересекались бы, как это изображено на рис. 24, что сразу привело бы к выводу о неоднозначности энтропии и рассуждениям, фактически повторяющим те, которые мы только что проводили (если же адиабаты не пересекаются, то AW < О, и цикл, перекачивающий энергию из oj в в] будет представлять обычный тепловой насос, функционирующий только тогда, когда внещние системы производят над нащим газом положительную работу а следовательно, и изменяют свое состояние). [c.54]

Для ознакомления с сущностью понятия энтропия рассмотрим в Du-диаграмме произвольный обратимый процесс 1—2 изменения состояния газа (рис. 2.3). Разобьем весь процесс от точки 1 до точки 2 на бесконечно большое число бесконечно малых отрезков и будем считать, что температура рабочего тела на каждом элементарном участке процесса ввиду его малости остается неизменной. Для каждого такого участка отношение бесконечно малого количества теплоты dq, подводимой к рабочему телу на этом участке, к температуре Т, при которой эта теплота была подведена, dqlT также представляет собой бесконечно малую величину, обозначаемую ds, т. е. [c.30]

Вторая группа формулировок связана с использованием уже двух термостатов Тепло не может само по себе перейти от тела менее нагретого к более нагретому (Клаузиус, 1950). Выражение само по себе потребовало сразу же уточнения, которое сделал Томеон невозможно перевести тепло от более холодного тела к более нагретому без компенсации (т. е. не изменив при этом самого рабочего тела и окружающих его систем). Остается, правда, еще договориться, как связать степень нагретости тела с его температурой, что мы сделаем несколько позже, определив понятие абсолютной температуры. И опять формулировка представляется как обобщение огромного числа наблюдений над термодинамическими системами действительно, никто и никогда не наблюдал указанного в этих формулировках явления (в отличие от обратных). Итак, два термостата с температурами 01 и 02 (рис. 24, в качестве модели рабочего тела опять выбран газ), а значит, два отрезка изотерм 1—2 и 3—4, замыкающие же точки 2—3 и 1—4 линии — адиабаты, 55 = 0. Придадим теперь конкретный математический смысл (как бы материализуем ) выражению без компенсации . Оно означает, что ()61У=Д1У=0, т. е. [c.69]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...