Параметры состояния и уравнения состояния газа

В первом разделе учебного пособия изложены основные законы термодинамики и их приложения к расчету свойств газов и термодинамических процессов. Последовательно рассмотрены первое начало термодинамики, параметры состояния и уравнения состояния газа, теплоемкость газа, второе начало термодинамики. Дан термодинамический анализ теоретического цикла Карно, термодинамических циклов поршневого двигателя внутреннего сгорания и газотурбинного двигателя. [c.2]

ПАРАМЕТРЫ СОСТОЯНИЯ И УРАВНЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ГАЗА [c.15]

В частности, для идеального газа параметры состояния связаны уравнением Клапейрона рю = ЯТ. Поскольку в это уравнение входят три переменные величины (в общем случае при протекании процесса могут изменяться и давление, и объем, и температура газа), то для полного представления об изменении параметров газа необходимо иметь дополнительные уравнения, которые давали бы закон изменения параметров в каждом конкретном процессе. Такими дополнительными уравнениями являются уравнения процесса, которые пред- [c.71]

Уравнение состояния идеального газа описывает свойства газов лишь при достаточно низких давлениях. При высоких давлениях уравнение состояния идеальных газов перестает быть справедливым. В настоящее время предложено несколько сотен эмпирических (или полуэмпирических) уравнений состояния реальных газов, справедливых в том или ином интервале параметров состояния [85, 114, 119]. Эмпирические уравнения состояния позволяют получить (см. (1.67)) аналитическое выражение для химического потенциала реального газа, описывающее функцию = Р) в той области параметров состояния, в которой применимо соответствующее уравнение состояния. Получаемые соотношения обычно весьма громоздки, и ими неудобно пользоваться. Особенно сложно дальнейшее использование полученных формул для исследования многокомпонентных газовых смесей. [c.20]

При заданных значениях Pi м Tl произведение pui одинаково для всех газов. Следовательно, в правой части уравнения (1.5) для всех идеальных газов должна быть одинакова величина При переходе к другому состоянию с параметрами р2 и T a величина рТ не изменится, ибо уравнение (1.5) сохранило все свойства уравнения Клапейрона (1.4) после умножения обеих частей на число х. Таким образом, величина iR не зависит ни от вида идеального газа, ни от его состояния. Эта величина носит название универсальной газовой постоянной, она была введена Д. И. Менделеевым. [c.10]

При рассмотрении параметров состояния р, о и Т было показано, что каждому состоянию газа присущи вполне определенные значения этих параметров. При этом если, например, известны значения р и Т, то значение v может быть определено по характеристическому уравнению. В настоящем параграфе показано, что каждому состоянию газа присуще и вполне определенное значение внутренней энергии. Это обстоятельство дает основание причислить [c.56]

При высоких давлениях или температурах, близких к критическим, газы не подчиняются уравнению Менделеева — Клапейрона внутренняя энергия и энтальпия, а следовательно, и теплоемкость зависят не только от температуры, но и от давления. Для реальных газов связь между основными параметрами состояния устанавливается уравнением Ван дер Ваальса, если можно пренебречь энергией ассоциации молекул. В тех случаях, когда энергией ассоциации молекул пренебречь нельзя, связь между р, v и Т можно найти из уравнения (1.19). Однако это уравнение пока не нашло практического применения из-за сложности вычисления вириальных коэффициентов. Поэтому связь между р, v ч Т находят либо из соответствующих таблиц для данного газа, приведенных в теплотехнических справочниках, либо из эмпирических уравнений. [c.30]

Для измерения нагретости или температуры тела пользуются каким-нибудь из явлений, происходящим стелами при сообщении им теплоты, например, явлением расширения тел при нагревании. На этом основано применение газовых и жидкостных термометров. Величины р, t) и Т называются основными параметрами газа (пара). Двумя из этих величин (параметров) для газов и перегретых паров вполне определяется третья величина. Соотношение между тремя указанными параметрами называется уравнением состояния газа. Ниже мы познакомимся с другими параметрами, определяющими состояние рабочего тела. [c.14]

Приступая к вычислению изменения энтропии в процессе дросселирования, следует сделать одно существенное замечание. Дифференциальные уравнения термодинамики, которые мы будем использовать для вычисления изменения энтропии, температуры и других параметров вещества при адиабатном дросселировании, применимы, как отмечалось в гл. 3 и 4, только для обратимых процессов. Поэтому для того чтобы иметь возможность вос-пользоваться этими уравнениями для расчета изменения состояния газа (жидкости) в необратимом процессе адиабатного дросселирования от состояния 1 до состояния 2, мы должны предварительно подобрать схему обрати-м о г о процесса, переводящего рассматриваемый газ (жидкость) из того же исходного состояния 1 (перед дросселем) в то же конечное состояние 2 (за дросселем). Изменение энтропии будет подсчитано для этого обратимого процесса, но поскольку энтропия является функцией состояния, то разность энтропий газа (жидкости) в состояниях 1 vl2 будет такой же и для интересующего нас процесса дросселирования. Таким условным обратимым процессом может служить, например, обратимый процесс расширения газа с подводом (отводом) тепла, осуществляемый таким образом, чтобы энтальпия газа осталась постоянной . [c.241]

В адиабатном процессе Все три термических параметра (р, V п Т) переменны, поэтому связь между их значениями для начального и конечного состояния газа выражается тремя уравнениями. [c.45]

Приводятся значения параметров состояния и теплоемкости воды и водяного пара при температурах до 1 000 С и давлениях до 1 ООО ат. Изложена сущность теории ассоциации реального газа, положенной в основу вывода уравнения состояния, и даны пояснения к таблицам. [c.175]

Для определения критического значения коэффициента эжекции и соответствующего ему предельного значения А,ь решим совместно уравнения сохранения массы, энергии и количества движения для течения между сечениями 1—1 и 2—2 камеры смешения. При этом, помимо допущений, сделанных при выводе уравнений эжекции (см. выше), предположим, что I) струи между сечениями 1—1 и 2—2 не перемешиваются и теплообмен между ними отсутствует 2) течение происходит без потерь полного давления 3) параметры состояния и скорости в струях низко- и высоконапорного газов в сечении запирания постоянны [c.202]

Уравнение состояния реальных газов. Вывод зависимости между параметрами реального газа при любом его состоянии представляет гораздо более сложную задачу, чем для идеального газа. Достаточно отметить, что до 1939 г. не существовало уравнения состояния реальных газов (несмотря на большое число попыток в этой области), опирающегося на правильные физические основы и дающего хорошие качественные и количественные результаты. [c.28]

Для вывода формул соотношения между параметрами напишем уравнение ри=кт для начального и конечного состояний газа в изотермическом процессе [c.82]

Уравнение (24), как видим, связывает все три параметра оно называется уравнением состояния идеального газа. Ранее отмечалось, что только идеальные газы вполне точно следуют законам Бойля—Мариотта и Гей-Люссака, а уравнение (24) получено при использовании обоих этих законов. Следовательно, оно также вполне точно отражает только зависимость между параметрами идеального газа. [c.27]

С развитием понятия тепла как вида энергии был установлен первый закон термодинамики, показывающий связь между теплом и механической работой. Первый закон дает возможность судить о мгновенном состоянии тела и вычислять мгновенные параметры, характеризующие это состояние. Однако уравнение состояния идеального газа pv — RT и знание первого закона термодинамики не позволяет судить о протекании процесса и об отношении превращенного в работу тепла ко всему участвующему в процессе теплу. [c.45]

Если в цилиндре, отделенно.м от внешней среды поршнем, нагревать или охлаждать газ, то в общем случае с изменением температуры изменяются его давление и объем, так как все эти три параметра связаны между собой уравнением состояния газа pv = RT. [c.48]

Соотношение параметров. Для процесса, представленного на рис. 6-1, напишем уравнения состояния газа в точках 1 и 2 [c.49]

Соотношение параметров. Для процесса, протекающего по кривой 1-2, напишем уравнения состояния газа для начальной и конечной точек (рис. 6-2) [c.51]

Соотношение параметров. Для изотермического процесса, протекающего по кривой J-2 (рис. 6-4), напишем уравнения состояния газа для точек / и 2 [c.53]

На фиг. 15.3 показан характер изменения скорости и давления в прямом скачке. Поставим задачу, зная значение параметров газа до скачка, найти их значения после скачка. Для нахождений зависимости между параметрами газа за скачком и перед ним используем уравнение количества движения, уравнение неразрывности, уравнение энергии и уравнение состояния. [c.341]

В некоторых случаях могут играть важную роль другие параметры состояния. Это зависит от вида системы и должно устанавливаться особо в каждом отдельном случае. Если, например, система представляет собой твердое тело, нахо-дяш,ееся в состоянии термодинамического равновесия, то, чтобы задать его состояние, не всегда достаточно указать температуру и давление. Макроскопическое описание его состояния в это.м случае требует указания механических напряжений в каждой точке тела. Только когда тангенциальные напряжения обращаются в нуль, этот бесконечный континуум переменных сводится к одной-единственной переменной — изотропному давлению Р. Однако это будет иметь место только в том случае, когда на поверхность тела действует нормальная и постоянная сила, например сила гидростатического давления, если тело погружено в жидкость или газ. Поскольку такая ситуация обычно и встречается в термодинамике, мы можем пользоваться уравнением состояния, записанным в простой форме (1.1). даже если система не является жидкостью. [c.14]

Уравнение (4.4) называется уравнением Майера. Так как к не зависит от параметров состояния, то теплоемкость идеального газа при постоянном давлении не зависит от давления и объема, а зависит только от температуры газа. [c.62]

Уравнение состояния идеального газа. Для равновесного состояния газа существует вполне определенная, однозначная зависимость между его основными параметрами р, V и Т. Эта зависимость выражается аналитическим уравнением, которое называется уравнением состояния. Впервые уравнение состояния идеального газа было получено Клапейроном в 1834 г. путем использования опытных законов Бойля — Мариотта и Гей-Люс-сака это уравнение имеет вид [c.15]

Величина ц/ называется универсальной газовой постоянной, так как для всех газов и в любом состоянии она имеет одно и то же значение. Определить это числовое значение можно по уравнению (1-18), если параметры состояния р и Т газа взять при нормальных условиях (р=101325 Па, Г=273,15 К) [c.16]

Равновесное состояние полностью характеризуется небольшим числом физ. параметров состояния. Прежде всего это температура, равенство значений к-рой для всех частей системы явл. необходимым условием термодинамич. равновесия. (Существование темп-ры — параметра, единого для всех частей системы, находящейся в равновесии, иногда наз. нулевым началом Т.) Состояние однородных тел полностью фиксируется заданием любых двух из трёх величин темп-ры Т, объёма V и давления р. Связь между р, V и Т характерна для каждого данного ТВ. тела, жидкости или газа и наз. уравнением состояния. В более слоншых случаях для полной хар-ки равновесного состояния требуются и др. параметры (напр., концентрация компонентов смеси газов, напряжённость электрич. поля, магн. индукция). [c.751]

Для одноатомных газов / = 3, и поэтому для них цс = 4]55-3 = = 12465 и дСр = + 8314 = 20 779 ДжДкмоль К). Соответственно для двухатомных газов ( = 5) дс = 4155-5 = 20 775 и цс, = 20775 4-8314 = = 29 089 ДжДкмоль К). Наконец, для трехатомных газов и более (i = 7) цс = 4155. 7 = 29085 и цСр = 29 085 + 8314 = 3,74 10 ДжДкмоль К). Найденные опытным путем мольные теплоемкости для реальных одно- и двухатомных газов при температурах 15...20°С удовлетворительно согласуются с вычисленными по формуле (1.62) величинами. Однако для трехатомных газов получаются большие расхождения вычисленных значений мольных теплоемкостей с экспериментально найденными. Опытами установлено, что для двух- и многоатомных газов теплоемкость зависит от основных параметров состояния и в первую очередь от температуры. Для реальных газов, практически подчиняющихся уравнению состояния Менделеева - Клапейрона, теплоемкость можно принять не зависящей от давления. Однако для сжатых газов и ларов влияние давления на теплоемкость весьма значительно. [c.18]

Как известно, реальные газы при охлаждении их ниже так называемой критической температуры и при последующем сжатии могут быть переведены в жидкое состояние. В состояниях, близких к жидкой фазе, удельный объем газа значительно уменьшается и в связи с этим (см. 4.1) приходится учитывать влияние сил взаимодействия между молекулами на изменение запаса внутренней энергии, т. е. ди/дифО, и уравнение состояния pv = RT не отражает действительной связи между параметрами. [c.52]

Полученная формула называется уравнением Майера. Из уравнения Майера видно, что удельная теплоемкость при постоянном давлении больше удельной теплоемкости при постоянном объеме на величину газовой постоянной R — работы расширения 1 кг газа при нагреве его на Г С в процессе р = onst. Так как R не зависит от параметров состояния, то теплоемкость идеального газа при р = onst не зависит от давления и объема. Она зависит только от температуры газа. [c.30]

Таким образом, вычисленная последним способом движущая сила изменилась при тех же исходных данных в 28 раз. Соответственно коэффициент ADd имеет более стабильное значение, чем pD. Поэтому зависимости с использованием потенциала d при расчете массообмена в контактных аппаратах можно применять в более широком диапазоне параметров теплоносителей, чем зависимости с р или Рп. В числе других причин этим также можно объяснить то обстоятельство, что эмпирические расчетные зависимости имеют ограниченное применение. Больше того, разности парциальных давлений и концентраций пара, связанных уравнением состояния газа (для двух точек можно написать Pni/Pn2 = PmTi/(pn2T2), могут иметь различные знаки, так как для ненасыщенного пара соотношение между рп и Г может быть любым. Поэтому эти разности могут равноправно рассматриваться как движущие силы массоообмена только при изотермических или близких к ним условиях, т. е. опять-таки в узком интервале изменения параметров сред. [c.48]

В отличие от др. физ. величин, таких, как длина, время и т. д., т. не аддитивна и для её измерения нельзя ввести к.-л. эталон. Измерение Т. осуществляется на основе тех или иных уравнений состояния, связывающих Т. с др. параметрами объёмом, давлением и др. Такая связь и используется в термометрах, в качестве термометрич. тела в них применяются спирт, ртуть или разл. газы и твёрдые тела. Изменение Т, регистрируется по изменениям объёма, давления или электрич. сопротивления термометрич. тела. Установленная, т. о., термометрич. П1кала обладает существ, недостатком, т.к. разл. тела ведут себя неодинаково при изменении Т. Однако достаточно разрежённые (идеальные) газы расширяются одинаково при пост, давлении (или меняют давление при пост, объёме). Это позволяет установить темпе-ратурную шкалу, не зависящую от вещества. [c.62]

Это уравнение предложено в 1909 г. Люд-виком [54]. Оно дает возможность рассматривать состояние твердого тела по аналогии с уравнением состояния газа, называют это уравнение механическим уравнением состояния твердого тела. Смысл уравнения заключается в том, что скорость ползучести в произ-вольный момент времени определяется деформацией, напряжением и температурой в этот момент времени, а предыстория этих параметров не влияет на нее. Такой подход не ограничен ползучестью, он применяется вообще в отношении пластической деформации в широком смысле он соответствует теории деформационного упрочнения. Если между деформацией ползучести е , напряжением o и временем t при постоянных температуре и напряжении устанавливается соотношение в виде (а, а, п — константы материала), то уравнение для скорости ползучести можно представить в виде [c.120]

В последней колонке таблицы I помещены значения погрешностей определения теплоты парообразования по методу Питцера, аналитическая форма которого приведена в 31. Этот метод оценивается в [31 как наиболее точный и рекомендуется к применению в случае неполярных и слабополярных веществ. Предлагае№1й в настоящей работе набор методик для расчета теплоты парообразования по уравнению Клапейрона-Клаузиуса приводят в большинстве случаев к более точным результатам, не имеет ограничений по параметрам состояния и может быть применен для широкого 1фуга ве-. ществ - от благородных газов до сильнополярньк соединений. [c.112]

Это соотношение соответствует разложению (1.6) для уравнения состояния газа или жидкости. Наряду с модулями всестороннего сжатия и сдвига в формулу (2.13) входят еше три константы А, В, С, назьюае-мые модулями треты го порядка, или нелинейными модулями упругости, в связи с тем что они являются коэффициентами при кубичных членах разложения внутренней энергии по инвариантам тенэора деформации. Таким образом, нелинейные деформации изотропного упругого тела в соответствии с формулой (2.13) характеризуются пятью параметрами (пятиконстантная теория). Подставляя (2.13) в (2.11), получим уравнение [c.14]

При расчете оптимального эжектора обычно бывают заданы параметры состояния смешиваемых газов, их физические константы, коэффициент эжекции, коэффициент восстановления в диффузоре и коэффициенты скорости, в связи с чем 10 из этих величин, а именно %, с [ср, а, , к, V4.3, Фьо, Фокр и Ф(1кр)р > оказываются известными. Оставшиеся 11 величин связаны 11 уравнениями и могут быть поэтому однозначно определены. Оптимальный эжектор рассчитывается следующим образом [c.222]

По своим свойствам водяной пар, как и любой другой реальный газ, резко отличается от свойств идеального газа. Это отличие определяется пренсде всего тем, что в водяном паре нельзя пренебрегать силами межмолекулярного взаимодействия и объемом молекул. При тех состояниях, с которыми приходится иметь дело в теплотехнике, водяной пар может переходить в жидкую фазу (вода). Поэтому исследование термодинамических свойств его не может проводиться на основе тех аналитических зависимостей, которые были получены выше для тел, подчиняющихся уравнению состояния газа. Изучение свойств водяного пара проводится другими методами, в основе которых лежит установ.тение экспериментальных зависимостей между отдельными параметрами, характеризующими его состояние. [c.166]

Выведем основные уравнения, онисываюгцие движения газа в канале. Примем, что ось канала Ох прямолинейна (рис. 1). Теченпе в канале будем считать одномерным в том смысле, что все параметры состояния и движения газа будем считать одинаковыми в сеченпях, нормальных оси канала. Однако, будем принимать во внимание [c.591]

Гидродинамическая теория структуры вязкого скачка уплотнения теряет смысл в случае ударных волн большой амплитуды, когда ширина скачка уплотнения достигает порядка длины пробега молекул. Сильный скачок уплотнения необходимо рассматривать на основе молекулярно-кинетической теории газов, т. е. на основе кинетического уравнения Больцмана. И. Е. Тамм (1965) ) и независимо Г. М. Мот-Смит (Phys. Rev., 1951, 82 6, 885—892) построили приближенное решение кинетического уравнения для этого случая. Решение основано на представлении функции распределения в виде суперпозиции двух максвелловских распределений, соответствующих параметрам начального и конечного состояний, причем коэффициенты, определяющие вес той и другой функций, меняются вдоль координаты от О до 1. Они отыскиваются в ходе решения. Ширина скачка при неограниченном возрастании амплитуды волны pjp стремится к определенному пределу и имеет, как и следовало ожидать из физических соображений, порядок длины пробега молекул. [c.213]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...