Работа и теплота процесса. Теплоемкость

РАБОТА И ТЕПЛОТА ПРОЦЕССА. ТЕПЛОЕМКОСТЬ [c.15]

Калориметрический метод основан на применении калориметрических установок и им пользуются, главным образом, для определения теплового баланса. Впервые этот метод был применен в России в 1909 г. с целью определения соотношения между механической работой и теплотой, выделяющейся при резании. Для замера теплоты применялся калориметрический сосуд из тонкой листовой латуни, в который помещались обрабатываемая труба и резцовая головка. Зная вес деталей калориметра, их теплоемкость, а также разницу в температурах до и после резания, можно было подсчитать то количество тепла, которое возникло в процессе резания. Механическая работа на резание определялась при помощи динамометра. [c.129]

Таким образом, при политропном процессе AD, когда мы переходим от низшей адиабаты к высшей и от высшей изотермы к низшей, 2>0, d7 <0 и, следовательно, при таком процессе теплоемкость С = 52/d Г отрицательна. При процессе D A или AD теплоемкость также отрицательна, так как при этом 5Q<0, а dT>0. При процессах с отрицательной теплоемкостью работа, совершаемая системой, больше количества получаемой ею теплоты (52 > О, dT<0) или, наоборот, работа над системой больше отдаваемого количества теплоты (52 < О, dr>0). [c.302]

Анализ обратимых процессов представляет собой сравнительно простую задачу. Заметим, что изменение состояния тела в любом обратимом процессе, а также производимая в результате процесса работа и количество переданной теплоты определяются, если известна одна из характеристических функций тела или, что то же самое, уравнение состояния и выражение для теплоемкости тела v или Ср (т. е. термическое и калорическое уравнения состояния тела). [c.158]

В отличие от обратимых процессов при анализе необратимых процессов по известному аналитическому выражению одной из характеристических функций тела или уравнению состояния данного тела и зависимости для теплоемкости С]/ или Ср могут быть определены не произведенная работа L или Ь и поглощенная теплота Q, а лишь разность Ь — Q или Ь — равная согласно выражениям (2.7) и (2.8) убыли внутренней энергии или энтальпии тела. Только если Q или Ь равняются нулю (равенство (2 = 0 имеет место при адиабатическом процессе, а равенство В = 0 — в случае предельно необратимого процесса), отсюда может быть найдено также значение Т и Т или Q. В самом общем случае для раздельного определения Q и Ь или Ь нужно знать характеристические функции как самого тела, так и окружающей среды и их изменение в рассматриваемом необратимом процессе. При этом всегда произведенная полезная внешняя работа будет меньше по сравнению с работой происходящего в тех же условиях обратимого процесса, а количество полученной и отданной телом теплоты соответственно меньше и больше. [c.159]

Если для политропного процесса 1-2 задан показатель п, то можно найти работу I1.2 (4.42), теплоемкость с (4.47), количество теплоты qi-2 (4.48) и изобразить процесс, например, в координатах V, р. [c.54]

В некотором процессе начальные параметры воздуха массой 1 кг — 0,1 МПа и = 30 °С, конечное давление р-2 = 0,3 МПа отношение количества теплоты процесса к работе составляет 6,5. Определить температуру воздуха в конечном состоянии и массовую теплоемкость процесса. [c.31]

В отличие от обратимых процессов при анализе необратимых процессов по известному аналитическому выражению одной из характеристических функции тела или уравнению состояния данного тела и зависимости для теплоемкости Су или j, могут быть определены не произведенная работа L или L и поглощенная теплота Q, а лишь разность L—Q или L —Q, равная, согласно 1.8 убыли внутренней энергии или энтальпии тела. Если Q или L равны нулю (равенство Q = Q имеет место при адиабатическом процессе, а равенство L =0 — в случае предельно необратимого процесса), то могут быть найдены также значения L или L и Q. В самом общем случае для раздельного определения Q и L пли L необходимо знать характеристические функции как самого тела, так [c.280]

Как известно, теплоемкость реальных веществ зависит от вида процесса, в котором осуществляется подвод теплоты к веществу. В соответствии с этим различают несколько видов теплоемкости. Здесь приводятся некоторые лабораторные работы по определению изобарной теплоемкости ср, экспериментальное измерение которой осуществляется наиболее просто, а практическое значение велико. Экспериментальное измерение изохорной теплоемкости с в силу ряда причин (см. 6.1) является более сложным и проведено лишь для небольшого числа газов. [c.115]

Задача 2.1. Объем кислорода массой т= 20 кг, имеющего температуру / = 27 °С, нагреваясь при постоянном давлении р= 0,3 МПа, увеличивается в 1,5 раза. Определить конечную температуру газа, выполняемую работу и количество теплоты, а также изменения калорических параметров Аи, АН, АЗ в этом процессе. Теплоемкость кислорода считать постоянной. [c.55]

Задача 2.2. Воздух массой /п = 2 кг сжимается по политропе (п = 1,3) с уменьшением объема в 5 раз. Определить выполненную работу и количество теплоты в процессе, а также изменения калорических параметров воздуха, если /1 = 17 °С и Р1 = 0,2 МПа. Изобразить схему энергетического баланса и графики в р — о- и Г — 3-координатах этого процесса. Теплоемкость воздуха считать постоянной. [c.55]

При исследовании фазовых переходов очень важно также знать их теплоту и температуру. Из этих данных нетрудно вычислить энтропию перехода (см. гл. 13, 2)- Количественные данные по теплотам и энтропиям переходов во многих случаях помогают понять сущность процессов, протекающих в веществе при превращениях фаз. Все это обусловливает большую ценность данных по теплоемкостям и теплотам переходов для изучения этих явлений и приводит к тому, что к таким измерениям часто прибегают в подобных работах. Ниже приведены примеры, иллюстрирующие использование данных по теплоемкостям при исследовании фазовых переходов. [c.249]

Экспериментальное подтверждение закона сохранения энергии было получено в работах русских и зарубежных ученых. В 1840 г. русский академик Г. Гесс впервые после М. В. Ломоносова сформулировал закон сохранения энергии применительно к термохимическим процессам в 1844 г. русский академик Р. Ленц установил количественное соотношение между электрической энергией и теплотой. Немецкий ученый Р. Майер, изучая тепловые процессы, теоретически вычислил механический эквивалент теплоты, положив в основу расчета значения теплоемкостей воздуха. Так как эти теплоемкости были весьма неточны, то и конечный результат, т. е. значение механического эквивалента, значительно отличался от истинного. Позднее на основе большого количества опытов с использованием различных веществ английский исследователь Д. Джоуль также определил механический эквивалент. [c.24]

Политропные процессы при 1 < л < имеют различные знаки изменения температуры и теплоты. Это значит, что если в таком процессе расширения к газу подводится теплота, то температура его понижается, так как совершаемая газом работа больше подводимой теплоты и на совершение работы затрачивается часть внутренней энергии. Для аналогичного процесса сжатия, наоборот, если работа сжатия больше отводимой теплоты, то температура тела повышается. Политропные процессы этой группы при I < < п < k происходят при отрицательной теплоемкости рабочего тела. Так как теплоемкость с = dq/dT, то при различных знаках dq и dT теплоемкость процесса отрицательна. По уравнению (29) при значениях п, соответствующих частным случаям политропных процессов, можно определить теплоемкость для основных термодинамических процессов. [c.32]

Несмотря на физическую ясность и кажущуюся простоту процесса регенерации тепла, практическое осуществление ее оказывается весьма сложным. Во-первых, у реальных рабочих тел в процессах 1—2 и 3—4 перехода от температуры Тх к Гз и обратно (см. рис. 5.6), где должна производиться регенерация, теплоемкости могут оказаться настолько различными, что даже при очень сильном изменении линии процессов 1—2 и 3—4, выделяющейся на линии 1- 2 теплоты окажется недостаточно для осуществления процесса 3—4. Далее, стремление развязать процессы производства работы и теплоотвода, осуществлять их раздельно приводит к ступенчатой форме линий 1—2 и 3—4, когда каждый из этих процессов составляется из изобарических и адиабатических отрезков. Но тогда протяженность изобарических отрезков на линиях 1—2 и 3—4 должна быть согласована так, чтобы выполнялось соотношение Ср Т) ДТ 1 2 = Т) ДТ з 4, что в силу различия с-р на линиях [c.148]

Процессы, расположенные между адиабатой и изотермой, имеют отрицательную теплоемкость, так как bq и du (а следовательно, и dT), имеют в этой области противоположные знаки. В таких процессах 1/ > (71, поэтому на производство работы при расширении тратится не только подводимая теплота, но и часть внутренней энергии рабочего тела. [c.34]

Удельная теплоемкость вещества не является его однозначной характеристикой. В зависимости от условий, при которых осуществляется теплопередача, а именно от значения работы А, сопровождающей этот процесс, одинаковое количество теплоты, переданное телу, может вызвать различные изменения его внутренней энергии и, следовательно, температуры. В таблицах обычно приводятся данные об удельной теплоемкости вещества при условии постоянного объема тела, т. е. при условии равенства нулю работы внешних сил. [c.97]

Логично принять за условие протекания таких процессов постоянство распределения подводимой теплоты между внутренней энергией газа и работой, которую он совершает. Для получения наиболее ценных обобщений и простых формул изучение уравнений первого закона термодинамики проводится для 1 кг идеального газа, т. е. газа, внутренняя энергия которого является функцией только температуры, а теплоемкость не зависит от температуры и является постоянной. Пусть в изучаемом процессе на изменение внутренней энергии расходуется ф-я часть всей подводимой теплоты [c.50]

В политропных процессах, расположенных между изотермой и адиабатой, при расширении газа работа производится частично за счет внутренней энергии, и температура газа падает, но остальная, необходимая для работы теплота подводится из окружающей среды. Таким образом, при расширении, несмотря на подвод теплоты, газ охлаждается, что возможно только при отрицательном значении теплоемкости. Это видно из уравнения [c.62]

Политропные процессы расширения при показателе политропы расположены между изотермой и адиабатой, в участке диаграммы 2-0-3. В этих процессах работа газа положительна. Температура газа понижается и внутренняя энергия его уменьшается в то же время из окружающей среды подводится к газу теплота это видно из р — и-диаграммы, где эти процессы идут выше адиабаты, и из Т — s-диаграммы, где эти процессы идут с увеличением энтропии. Следовательно, в этих процессах работа газа производится за счет теплоты, подводимой извне, и убыли внутренней энергии газа. Теплоемкость этих процессов отрицательна. [c.86]

В основе работы ГТУ ле кат идеальные циклы, состоящие из простейших термодинамических процессов. Термодинамическое изучение этих циклов базируется на предположениях аналогичных тем, которые были сделаны в главе XII, а именно циклы обратимы, подвод теплоты происходит без изменения химического состава рабочего тела цикла, отвод теплоты предполагается обратимым, гидравлические и тепловые потери отсутствуют, рабочее тело представляет собой идеальный газ с постоянной теплоемкостью. [c.162]

Теплоемкость тела зависит от вида термодинамического процесса, а это значит, что количество переданной теплоты функционально связано с особенностями этого процесса, что в свою очередь свидетельствует о том, что теплота не является функцией состояния, и для ее элементарного изменения, как и при работе, используется символ б. [c.20]

Разработаны методы исследования термодинамических процессов, которые позволяют определить работу процессов изменение внутренней энергии —и = Аи), количество теплоты соотношение между параметрами, теплоемкость процесса. [c.37]

Определить показатель политропы, отведенное количество теплоты, среднюю массовую теплоемкость процесса, изменение внутренней энергии и затраченную работу, если в результате сжатия 18 м воздуха от давления pi = = 0,1 МПа до давления — 0,8 МПа объем его уменьшился в 6 раз. [c.29]

В политропном процессе, совершаемом количеством вещества гелия Пне = 2 кмоль, отводится количество теплоты 3000 кДж. Начальные параметры процесса = = 0,15 МПа, 4 — 227 °С конечная температура 127 °С. Молярная теплоемкость гелия 12,5 кДж/(кмоль-К). Определить показатель политропы, начальные и конечные параметры газа, изменение внутренней энергии и энтальпии, работу процесса и располагаемую работу, изменение энтропии. Изобразить процессы в координатах v, р п s, Т. [c.30]

Представляя политропический процесс с переменным показателем политропы в виде совокупности некоторого числа последовательных политропических процессов, в каждом из которых теплоемкость имеет постоянное значение, равное среднему значению теплоемкости процесса на данном участке, а и = (1п — In р2)/ п — In v ), можно рассчитать работу процесса I и количество затраченной теплоты q. Точность определения I н q при таком представлении процесса различна. [c.304]

I группа — оо<и<1. В этой группе, как видно из рис. 1.10,6, dT> О, а следовательно, 6и = dT> О и d/i = ,dT> 0 здесь ds > О, а следовательно, 5q > 0. Так как с = 5q/dT > О, то теплоемкость в этой группе процессов положительная. Подведенная к газу теплота расходуется на увеличение внутренней энергии и на совершение им работы расширения [c.29]

II группа 1 < п < к. Как видно из рис. 1.10,6, для этой группы dT < О, а следовательно, du < О и d/i < 0 d > О и, следовательно, 6 > 0 теплоемкость в процессах отрицательная, так как с = bqj T < 0. Термодинамические процессы второй группы характерны тем, что работа расширения совершается как за счет подведенной к газу теплоты, так и за счет внутренней энергии [c.29]

Подсчитанные таким образом изменение внутренней энергии и со-вери)енная внешняя работа дают возможность по уравнению (39) первого закона термодинамики определить количество подведенной к рабочему телу или отведенной от него теплоты. Эта же задача может быть решена, если известна теплоемкость рабочего тела в исследуемом процессе. [c.108]

Чтобы получить окончательный ответ на вопрос, поставленный Уаттом, следовало установить связь между механической работой и теплотой, принять идею эквивалентности теплоты и механической работы. Но в физике в то время механическая природа теплоты отвергалась. Считалось, что теплота определяется наличием в теле некоего специального вещества — теплорода, которым тела, имеющие разную температуру, обмениваются в процессе теплопередачи. Кстати, теория теплорода весьма неплохо объясняла многие явления, такие, как теплоемкость и теплопередача. Этой теории придерживался и Карно, хотя в его заметках уже намечалось понимание механической теории теплоты. Камнем преткновения для теории теплорода был в то время только один факт — откуда берется тепло при трении Конечно, приверженцы идеи теплорода находили хитроумнейшие объяснения опытам, в которых теплороду, казалось бы, неоткуда было взяться, но при этом свойства вещества должны были быть уж очень своеобразными. [c.106]

Из уравнения (1.50) следует, что изобарная теплоемкость больше изохорной на значение удельной газовой постоянной. Это объясняется тем, что в изохорном процессе (v = onst) внешняя работа не выполняется и теплота расходуется только на изменение внутренней энергии рабочего тела, тогда как в изобарном процессе (р = = onst) теплота расходуется не только на изменение внутренней энергии рабочего тела, зависящей от его температуры, но и на совер-uj HHe им внешней работы. [c.29]

Элвктроэрозионный износ электродов. Одним из решающих факторов, определяющих стойкость электродов при длительной работе электроимпульсных установок, является электроэрозионный износ. Имеется большое количество работ, посвященных электроэрозионным процессам в связи с широким его внедрением в металлообрабатывающую промышленность. Сложность протекающих процессов, экспериментальные трудности являются причиной большого разнообразия точек зрения на природу и механизм данного явления. Большинство исследователей придерживаются электротермической (тепловой) природы электрической эрозии. Величина эрозионного износа зависит от числа импульсов и их параметров, от химического состава материала электродов и межэлектродной среды, от длины рабочего промежутка и т.д. Все материалы при электроискровой обработке по своей эрозионной устойчивости образуют определенный ряд, связанный с тепловыми константами металла (температурой плавления, скрытой теплотой плавления и испарения, теплопроводностью и теплоемкостью) /111,112/. Предложено /113/ эрозионную стойкость металла оценивать из выражения [c.168]

Если известна функциональная зависимость обобш,енных сил и теплоемкостей от внешних параметров и температуры, то совершенная системой работа и полученная теплота в ходе равновесного процесса могут быть вычислены по формулам (9.7) и (9.8). В частности, для идеального газа зависимость давления от объема и температуры выражается уравнением Менделеева — Клапейрона, а изохорическая и изобарическая теплоемкости являются постоянными величинами. Отсюда следуют известные формулы для теплоты и работы при различных процессах. [c.66]

Для пояснения сказанного рассмотрим отклонения от упрощенной картины кавитационного процесса, которые наблюдаются при значительном обмене энергией между паровой и жидкой фазами. В первую очередь они проявляются в том, что при значительной теплоте испарения температура жидкости вокруг кавитационной зоны и внутри нее уменьшается. Это должно привести к увеличению эффективного значения К в зоне кавитации, так как с уменьщением увеличивается числитель выражения для К. Это уменьшение происходит только в слое жидкости, примыкающем к поверхности каверны, и важно только для этого слоя, поскольку приложенное давление возрастает по нормали к поверхности каверны. В результате каверна будет меньше при использовании жидкости с высоким давлением насыщенного пара (и плотностью), т. е. эффективное значение К местного течения будет выше, чем в жидкости с низким давлением насыщенного пара, и, следовательно, влияние каверны на рабочие характеристики гидромашины будет меньше. Это вытекает также из того, что насосы, дерекачивающие горячую воду, работают при значительно более высоких эффективных значениях /С и ст, чем вычисленные по давлению и температуре на входе в насос. Величина разности между значением К, вычисленным обычным способом, и эффективным значением К определяется не только давлением и плотностью паровой фазы, но также скрытой теплотой парообразования и удельной теплоемкостью жидкости. Из уравнения Клапейрона— Клаузиуса следует, что при одинаковом падении температур и прочих равных условиях чем больше скрытая теплота испарения и ниже удельная теплоемкость, тем больше падает давление р - [c.306]

В этих процессах работа совершается за счет внутренней энергии, но одновременно часть внутренней энергии в виде теплоты отдается холодному источнику. При удалении от адиабаты и приближении к изохоре, т. е. с увеличением показателя политропы п, все меньше внутренней энергии будет расходоваться на работу и все больше отдаваться холодному источнику. Коэффициент а положительный и больше единицы. Теплоемкость политропных процессов третьей группы положительна. [c.51]

V — onst начальные параметры рабочего тела pi = 1 бар и Ti = = 300°К. Степень увеличения давления в адиабатном процессе сжатия — = 10 k = 1,4. Температура в третьей точке не должна превышать 1000°К. Рабочее тело — воздух теплоемкости постоянные расчет проводится на 1 кг рабочего тела. Определить параметры всех основных точек, работу расширения, сжатия и полезную, количество подведенной и отведенной теплоты, термический к. п. д. цикла. [c.293]

Изменение энтропии двух тел вследствие прямого перехода теплоты от первого, более нагретого тела, ко второму, менее нагретому, может быть определено следующим путем. Примем для упрощения, что оба тела имеют настолько большие теплоемкости, что отдаваемое или, наоборот, получаемое ими количество теплоты Q не вызывает заметного изменения температуры тел, причем температура второго тела Тц меньше температуры первого тела Т на конечную величину. Вообразим следующий обратимый процесс переноса теплоты от температуры Т к температуре Тц. Предположим, что между температурами Ту и Тц действует обратимый двигатель, работающий по прямому циклу Карно. В результате действия этого двигателя от первого тела будет отведено обратимым образом при постоянной температуре Ту количество теплоты (3, а второму телу будет передано обратимо при постоянной температуре Туу количество теплоты (За = QTyylTy , кроме того, будет получена положительная полезная внешняя работа Ь = С[ Ту — Туу)1Ту. Превратим теперь обратимым образом работу L в теплоту Q2 = Ь при температуре Туу и передадим эту теплоту второму телу. [c.62]

При полнтропном расширении 2 кг воздуха, имевшего начальную температуру 1273 К, совершена работа 1000 кДж, при этом внутренняя энергия уменьшилась на 1200 кДж. Определить знак и количество теплоты в этом процессе, конечную температуру, среднюю теплоемкость и показатель политропы а) считая теплоемкость постоянной и равной теплоемкости при начальной температуре б) учитывая зависимость теплоемкости от температуры и пользуясь табл. 2 Приложения в) учитывая зависимость теплоемкости 1кДж/(кг-К)] от температуры согласно формуле Ср = 0,998 + 0,224-10- t — 0,0291 10 г) используя табл. 3 Приложения. [c.33]

На сжатие 3 кг метана в политропном процесс затрачено 1100 кДж работы, при этом внутренняя энергия увеличилась на 900 кДж. Определить знак и количестве теплоты в этом процессе, найти конечную температуру газа, среднюю массовую теплоемкость и показатель политропь процесса сжатия, если начальная температура 30 С. За висимость изохорной молярной теплоемкости [кДж/(кмоль х X К)1 метана от температуры (К) аппроксимируется форму лой цс, =9,14 + 60,46-10- Г— 1,117-10- 7 —7,20 X [c.37]

Термодинамические процессы, протекающие в идеальном газе. Термодинамический процесс, протекающий в идеальном газе при постоянной теплоемкости, называется политропным. Политропный процесс характеризуется заданным коэффициентом а распределения теплоты между изменением внутренней энергии Аи и работой /. Для каждого поли-тропного процесса ос = Au/q = onst. Выведем уравнение политропы. [c.23]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...