Термодинамические параметры состояния
Техническая термодинамика изучает законы взаимного превращения энергии в различных процессах, происходящих в макроскопических системах и связанных с переходами энергии между телами, чаще всего в форме теплоты и работы. На ее основе осуществляется расчет и проектирование всех тепловых двигателей и всевозможного технологического оборудования.
Макроскопической системой называется любой материальный объект, состоящий из большого числа частиц. Размеры макроскопических систем несоизмеримо больше размеров молекул и атомов.
Термодинамическая система представляет собой совокупность материальных тел, находящихся в механическом и тепловом взаимодействии друг с другом и с окружающими систему внешними телами - внешней средой.
При механическом взаимодействии самой системой или над ней системой совершается работа. Тепловое взаимодействие заключается в переходе теплоты между отдельными телами системы и между системой и окружающей средой.
Простейшей термодинамической средой является рабочее тело, осуществляющее взаимное превращение теплоты и работы. В двигателе внутреннего сгорания, например, рабочим телом является приготовленная в карбюраторе горючая смесь, состоящая из воздуха и паров бензина.
Термодинамические параметры состояния.
Свойства каждой системы характеризуется рядом величин, которые принято называть термодинамическими параметрами. Рассмотрим некоторые из них.
1. Давлением жидкости, газа или пара называют силу, действующую равномерно на площадь. Единица давления – единица силы, действующая равномерно на единицу площади.
Давление обозначается Р, измеряется в Паскалях (Па). Паскаль – давление, вызываемое силой в 1 Н, равномерно распределенной по нормальной к ней поверхности площадью 1 м2, т.е. 1Па=1Н/м2; 1кПа=1000Па; 1МПа=106Па; 1атм=101,325 кПа=760 мм рт.ст; 1мм рт.ст.»133 Па; 1 бар=0,1МПа; 1мбар=100Па.
Рекомендуемые материалы
Виды давления:
Различают области абсолютного давления, отсчитываемого от нуля (абсолютного вакуума), и избыточного давления, т.е. разности между давлением жидкости и газа и давлением окружающей среды ратм.. Давление измеряется при помощи манометров, барометров и вакуумметров.
Манометры измеряют избыточное давление ризб, представляющее собой разность между полным (абсолютным) давлением р измеряемой среды и атмосферным давлением ратм , т.е ратм=ризб+b; b – давление измеренное барометром; ризб=р-ратм
Приборы для измерения давления ниже атмосферного называются вакуумметры, их показания дают значения разряжения т.е. избыток атмосферного давления над абсолютным, рв=ратм-р.
2. Температурой называется физическая величина, характеризующая степень нагретости тела.
Это определение температуры субъективно. Действительно, если мы попытаемся определить температуру воды на ощупь (рукой), то в зависимости от того, в какой среде находилась рука до погружения в воду, вода покажется нам теплее или холоднее.
Можно попытаться определить температуру комнатной воды, погружая туда обе руки, причем, одна из рук была до погружения в тепле, а другая под струей холодной воды. Тогда для одной руки вода покажется холодной, а для второй, находившейся под струей холодной воды – теплой.
Быстро вынув обе руки из воды и приведя их в соприкосновение, мы через некоторое время почувствуем, что степень их нагретости стала одинаковой – в термодинамической системе, состоящей из двух рук, наступило состояние теплового равновесия. Теперь, погружая любую из рук в воду, мы будем получать однозначное представление о температуре воды, разумеется, при условии неизменности температуры окружающей среды.
Отсюда можно определить температуру как меру отклонения термодинамического состояния системы от произвольно выбранного состояния ее теплового равновесия.
Другое понятие о температуре вытекает из следующего утверждения: если две системы находятся в тепловом контакте, то в случае неравенства их температур они будут обмениваться теплотой друг с другом, если же их температуры равны, то теплообмена не будет.
Абсолютная температура Т измеряется в Кельвинах –К. В системе СИ: в Цельсиях – 0С. Т=t+273.
В Англии, США и некоторых других странах для измерения температуры принята шкала Фаренгейта (0F), в которой за 00 принята температура таяния смеси льда с поваренной солью, а температура кипения воды равна 2120F; при этом температура таяния льда в этой шкале равна 320F.
Таким образом 10F = 5/90С.
Поэтому toC=5/9 (toF – 32o).
toF =5/9 oC=5/9 toC + 32o.
3. Удельный объем – это объем единицы массы вещества. Если однородное тело массой М занимает объем V, то по определению v=V/m. В системе СИ единица измерения 1 м3/кг. Между удельным объемом и плотностью существует соотношение: v=1/r.
Гидрология ледников - лекция, которая пользуется популярностью у тех, кто читал эту лекцию.
Нормальные физические условия:
Р=760 мм рт.ст.=101,325 кПа
Т=273=00С.
Если термодинамические параметры постоянны во времени и одинаковы во всех точках системы, то такое состояние системы называется равновесным.
Если между различными точками в системе существуют разности температур, давлений и других параметров, то она является неравновесной.
Опыт показывает, что изолированная система с течением времени всегда приходит в состояние равновесия и никогда самопроизвольно выйти из него не может.
