Внешняя работа, внутренняя энергия и энтальпия

ВНЕШНЯЯ РАБОТА, ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ И ЭНТАЛЬПИЯ [c.26]

Начальное состояние воздуха определяется температурой 127° С и давлением 3 бар. Определить работу расширения 1 кмоль воздуха до давления 1 бар в процессах с показателем политропы 0,5 1 1,2 1,4 1,6. Найти изменение внутренней энергии и энтальпии, количество внешнего тепла, участвующее в процессе. цСв = 20,8 кдж кмоль град). [c.40]

Выражение в скобках принимаем за новую термодинамическую функцию — энтальпию Н, которая равна энергии, необходимой для приведения системы в данное состояние, в том числе изменению внутренней энергии и внешней работе. Таким образом, изменение энергии можно представить так [c.254]

Энтальпия же согласно выражению (2.9) есть не что иное, как полная энергия, связанная с данным состоянием тела она состоит из внутренней энергии и тела и величины рУ, представляющей собой работу, которую нужно было затратить для того, чтобы ввести тело объемом У во внешнюю среду, имеющую повсюду одинаковое давление р, или, что то же самое, потенциальную энергию связи данного тела с окружающей средой, когда эта связь осуществляется исключительно через внешнее давление. Можно также сказать, что энтальпия равняется сумме внутренних энергий системы и находящегося с ней в механическом равновесии внешнего источника работы (в частности окружающей среды) механическое равновесие означает, что источник работы оказывает на систему внешнее давление, равное давлению внутри системы. [c.30]

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]

Проведенный анализ показывает, что работа проталкивания, определяемая изменением термодинамического параметра pv, органически связана с самим процессом движения среды. Движение среды побуждается воздействием внешних сил (например, движение воды в трубопроводе возникает под воздействием силы давления насоса), однако передача этого воздействия в объеме среды осуществляется внутренними силами, совершающими работу проталкивания. Эта работа, следовательно, должна быть отделена от полезной работы потока, которую можно вывести из системы и использовать по своему усмотрению. Такое отделение осуществляется в результате того, что внутреннюю энергию и объединяют с величиной pv, получая энтальпию к — и- -рь. В определенном смысле энтальпия выполняет для потока ту же роль, что внутренняя энергия для неподвижной системы. [c.167]

Чтобы установить физическое содержание функций U vi I, сравним сначала уравнение (2-8) с уравнением (2-4), описывающим изменение полной энергии системы. Из этого сопоставления следует, что внутренняя энергия есть собственная энергия тела (системы), присущая ему как таковому энтальпия же согласно (i2-10) есть не что иное, как полная энергия, связанная с данным состоянием тела она состоит из внутренней энергии и тела и величины p V, представляющей собой работу, которую нужно было затратить для того, чтобы ввести тело объемом V во внешнюю среду, имеющую повсюду одинаковое давление р. Превышение 1 над и сопряжено с наличием внешней по отношению к среде силой. Оно тем больше, чем выше давление среды [c.32]

В условиях изобарического процесса разность энтальпий равна той энергии, включая внутреннюю энергию и внешнюю работу, которая необходима для перевода данной системы из одного состояния в другое. Разность энтальпий равна поглощенной энергии [см. уравнение (6.21)] для идеального газа ее можно определить так [c.176]

Уравнепие (13-3) показывает, что подведенная теплота в процессе при течении газа (или жидкости) расходуется на изменение внутренней энергии, на работу проталкивания и на изменение внешней кинетической энергии рабочего тела, или подведенная теплота при течении газа расходуется на изменение его энтальпии и внешней кинетической энергии. [c.199]

При этом, однако, возникает вопрос, что следует понимать под 11, 1, 8, Р, Ф в общем случае необратимого процесса, когда состояние самого тела не является равновесным и, кроме того, отсутствует равновесие между телом и окружающей средой. Очевидно, что объем тела V сохраняет свое значение как параметр состояния и в случае неравновесных состояний то же самое относится к внутренней энергии тела и и его энтропии 5. Энтальпия I представляет собой сумму внутренних энергий тела и находящегося с ним в механическом взаимодействии внешнего теплоизолированного источника работы и поэтому также должна иметь в неравновесном состоянии тела вполне определенное значение. Другие параметры, в частности давление р и температура Т, при неравновесном состоянии могут не иметь определенного значения (вспомним, что при отсутствии равновесия температура и давление в разных частях тела могут быть различными). Чтобы устранить эту неопределенность, обычно предполагают, что начальное и конечное состояния тела являются равновесными (т. е. тело находится в этих состояниях в равновесии, причем не обязательно, чтобы имело место также равновесие с окружающей средой). [c.101]

Энтальпия согласно выражению (1.32) есть не что иное, как полная энергия, связанная с данным состоянием тела она состоит из внутренней энергии U тела и величины pV, представляющей собой работу, которую необходимо затратить для введения тела объемом V во внешнюю среду, характеризующуюся одинаковым давлением р. Величину pV можно назвать потенциальной энергией связи данного тела с окружающей средой при осуществлении этой связи исключительно через внешнее давление. [c.33]

Известно, что объем V, внутренняя энергия U, энтропия S сохраняют свой смысл и значение для неравновесных состояний. То же самое относится к энтальпии /, которая представляет собой сумму внутренних энергий тела и находящегося с ним в механическом взаимодействии внешнего теплоизолированного источника работы. Рав- [c.135]

В случае потока (открытой системы) в преобразовании энергии [см. формулу (e)J принимает участие помимо внутренней энергии потенциальная энергия давления и потенциальная энергия гравитации. Последняя, как правило, имеет пренебрежимо малое значение сравнительно с другими составляющими полной энергии рабочего тела. Пренебрегая ее значением, найдем, что энергия тела, способная превращаться в потоке в приращение кинетической энергии и во внешнюю работу, состоит из внутренней энергии U и потенциальной энергии давления pV. Сумма этих двух величин составляет новую физическую величину, называемую энтальпией, обозначаемую буквой / [c.24]

Следовательно, при адиабатическом процессе работа изменения объема равняется убыли внутренней энергии, а полезная внешняя работа — убыли энтальпии. Этот вывод справедлив как для обратимых, так и для необратимых процессов в последнем случае для определенности считается, что начальное и конечное состояния тела являются равновесными. [c.48]

Воспользуемся уравнением (85), чтобы обратить внимание на самый характер энергообмена (назовем его внутренним энергообменом, поскольку поток внешне изолирован). Часть кинетической энергии потока dL расходуется на преодоление сопротивлений трения. Это необратимо снижает скорость потока. В процессе движения работа сил трения (тоже необратимо) сразу переходит в эквивалентное количество тепловой энергии dQ, сообщаемое потоку и поднимающее его температуру, а следовательно, и энтальпию i. [c.55]

В этом уравнении внутренняя энергия, как характеристическая функция, имеет независимые переменные энтропию, объем и момент поляризации диэлектрика, т. е. U S, V, Энтальпия, свободная энергия, термодинамический потенциал и их дифференциалы могут быть получены из уравнения (17) таким же путем, как и для магнетика во внешнем магнитном поле, когда совершалась работа расширения (сжатия) вещества (пример 2а). [c.94]

Сумма внутренней энергии 1 кг газа аЛ" и работы перемещения газа под действием внешнего давления р называется энтальпией, или теплосодержанием, / [c.34]

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]

Величину энтальпии в соответствии с ее определением как энергии расширенной системы представляют обычно в виде суммы внутренней энергии и потенциальной, равной изобарной работе по преодолению постоянного (т. е. не зависяш,его от объема) внешнего давления, вызывающего расширение тела от нулевого объема до данного его значения. Тогда можно считать, что в пос-ледних выражениях член —Р V— V"o) = означает работу внешнего давления Р — onst, направленного на противодействие внутренним силам отталкивания атомов по гипотетическому расширению тела от состояния максимальной плотности вещества с объемом Vo до существующего в данный момент объема V, причем Vo С У, величиной Vo можно пренебрегать, тогда уравнение (31) совпадает с обычным соотношением термодинамики идеального газа. [c.17]

Чтобы установить физическое содержание функций I я и, сравним уравнение (2-8) с уравнением (2-4) для изменения полной энергии тела в предположении, что тело как целое не движется. Из этого сопоставления следует, что энтальпия I есть не что иное, как полная энергия, связанная с данным состоянием тела согласно (2-10) она состоит из внутренней энергии и тела и величины Ар У, представляющей собой работу, которую нужно было затратить для того, чтобы ввести тело объема У во внешнюю среду, имеющую повсюду одинаковое давление р. Эта работа передается окружающей среде и составляет потенциальную энергию последней величина ее тем больше, чем выше давление средьи. [c.26]

Изменение энергии выделенного элементарного объема ЛУп возникает ib связи с притоком тепла и работой внешних сил (массовых и поверхностных). Причем это изменение проявится в увеличении кинетической энергии среднего и пульсационного движения и в изменении внутренней энергии элемента. Учитывая, что для дисперсных потоков теплоносителей характерны в основном умеренные скорости течения, пренебрегаем изменением давления и кинетической энергии компонетов. Полагая также, что внутренние источники или стоки энергий отсутствуют, в соответствии с первым законом термодинамики для изобарных процессов получим, что количество переданного элементу ДУц за время Лт тепла AQa равно изменению энтальпии его компонентов [c.40]

Из этих уравнений видно, что тепло, сооби аемое телу при его истечении расходуется на увеличение внутренней энергии тела, на внешнюю работу и на приращение внешней кинетической энергии, при перемещении в пространстве, т. е. на увеличение скорости ш или на увеличение энтальпии тела и кинетической энергии. [c.242]

В соответствии с тем, какой процесс проводится и какие виды взаимодействия при этом происходят, выгодно выбрать соответствующую пару независимых параметров состояния, которые мы способны контролировать, и соответствующий ей термодинамический потенциал. Поскольку большинство реальных процессов мы проводим (или нам удобнее проводить) при постоянстве температуры и давления (постоянство давления в достаточной степени обеспечивается воздушной атмосферой Земли, а температуру мы умеем изменять и измерять в широких пределах), то часто в качестве рабочего термодинамического потенциала используется энергия Гиббса. Для процессов, происходящих в постоянном замкнутом объеме или конденсированных телах, когда изменением объема системы можно пренебречь, используется энергия Гельмгольца. Для адиабатических процессов, происходящих в системе без обмена энергией с внешней средой, в случаях с контролируемым объемом используется внутренняя энергия, а при контроле давления- энтальпия. Использование слов свободная энергия для потенциалов F и G связано с тем, что в обоих случаях (1.17) и (1.18) от внутренней энергии отнимается дис-сипационное слагаемое TS, а оставшаяся энергия может быть направлена на совершение системой полезной работы. [c.53]

Менее распространены прямые преобразователи энергии, в рабочем процессе которых отсутствует стадия сгорания топлива в этих устройствах полезная внешняя работа в форме энергии электрического тока получается непосредственным превращением внутренней энергии тел или полей в электрическую энергию. В зависимости от характера рабочего процесса различают электрохимические преобразователи (генераторы), в которых электрическая энергия выделяется в результате токообразующих химических реакций между рабочими веществами солнечные батареи, превращающие лучистую энергию Солнца в электрическую энергию посредством фотоэлектрических эффектов магнитогидродинамические генераторы, в которых энтальпия сильно нагретого и поэтому ионизованного газа при течении в магнитном поле преобразуется в электрическую энергию. [c.140]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...