Первый закон термодинамики и его приложения Кошкин В.К. Михайлова Т.В. (1013626), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Вся совокупность термодинамических параметров определяет состояыие тела. Изменение этих параметров непосредственно связано с тепловыми и механическими преврэщениныи Т)"Г. Все три параметра состояния р, Ьт и 7 взаимно связаны и в общем случае при изменении одного иэ них изменяются и два других. Общая функциональная связь этих параметров в виде уравнения ф~'р,и, т) =0 <1.9) носит название термодинамического уравнения состояаия вещества. фн Рис.
3 С геометрическон точки зрения уравнение состояния фф)стт)= сг можно трактовать как уравнение поверхности, которую называют термодинэмичеокой поверхностью (рис. 3). ЛЮбОЕ СОСтаяНИЕ ТгТ Иэсбразвтоя В ВИДЕ ТОЧКИ На ЭтОИ ПОВЕрХНОС- ти. 14 Термодинамической системой ыазывается любая совокупность материальных тел, находящихся в энергетическом взаимодействии. Она включает в себя следующие элементы.
1. Окружающую (внешнюю) среду. 2. Термодинамическое рабочее тело, которое обеспечивает энергетические превращения в системе. 3. Несколько источников энергии с различной температурой, мекду которыми происходят процессы энергообмена посредством участия термодинамического рабочего тела. Источник тепла с более высокой температурой Т, называется теплоотдатчиком или источником, источник тепла с более низкой температурой Т, называется теплоприемником или холодильником (Т, > Тз). 4.
Аккумуляторы энергии (работы). Термодинамическая система, как и всякая материальная система, в общем случае взаимодействует с окружающеи средой Изолированной системой называется такая материальная система, которая не имеет никакой энергетической связи с окружающей внешней средой. Такая изолированная система не имеет теплообмена с окружающей средой, а также при этом отсутствует и юабои другой обмен энергиньщ межДУ системой и окружающей среДой. В такой системе могут происходить всевозможные процессы превращения энергий, но полный запас энергии изолированной системы не изменяется согласно закону сохранения и превращения энергии. ~~Г)йюснсг = сптсзэ) (1,11) (Еа Е)ньснст = б .
Если же система ые изолирована от влияния внешней среды, то, конечно, при протекании в ыей различных процессов, полный запас энергии системы может изменяться, но при этом соответственно будет изменяться и энергия внешней среди. Вод адиабатной системои в термодинамике понимается система без внешнего теплообмена, т.е.
такая система, которая никакогс тепла не отдает во внешнюю среду и никакого тепла из внешней среды не получает, хотя при этом механическое взаимодействие с внешнех средой может быть. Характерным условием существования эдиасатнои системы явлнется сУ~)-О Я вЂ” О ~1.1В) 15 Контрольная карточка 6 Ответ 1 — любая совокупность материальных тел; 2 — совокупность тел: источника тепла, ТРТ, холодильника и енкумулятора работы; 3 — отдельное тело. Рас. 6 1 - любыми видами энергии; 2 — теплотои; 3 — теплотой и механической работой„ 4 — механической работой. 1 — любыыи видами энергии; 2 — теплотой; 3 — теплотой и механической работой' 4 - механической работой, Те мо немический п есс 17 16 Запись отсутстзия теплообмена в диЩеренциальной и интегральной формах указывает на полное отсутствие теплообмена с выешыей средой не только на конечном размере системы, но и на каждом ее элементе.
1. Укажите наиболее общее определение термодинемической системы. Под термодинамической системой понныается ... 2. Изолированной системой называется система, которая не обменивается с окружающей средой ... 3. Адиабатной системой наэынаетоя такая система, которая не обменивается с окружаюцей средон... Всякое изменение, происходящее в термодинемической системе и сказанное с изменением хотя бы одного из термодвнамаческих параметров ТРТ, называется те(эиодинамическнм процессом. По существу термодинамачесний процесс представляет собой ряд плавно смензхщихся состояний рабочего тела. При иэображении псоекции термодинамического процесса на координатную плоскость р — ъ под процессом расширения понимается процесс, идущий с увеличением объема системы (работа совершается системой)>()мс.
4). Пршнято считать работу расширения положитель- ной работой. Под процессом сжатия понимается процесс, идущий с уменьшением объема системы (работа затрачиэается на окатив), (рис. 6). Принято считать работу сжатия от)шцательной работой. Круговым процессом (циклом) называется процесо, при котором термсдинэьщческое рабочее тело, выйдя из некоторого начального состояния и претерпев ряд изменений, возвращается в ыачальное состонние. Круговой процесс предстапится на тзрмодиизмзчеокой поверхности геометрическим методом точек, деющим некоторую замкнутую кривую.
Проекция цикла ыа юсбую коорцанатную плоскость тоже будет в общем случае даэать некоторые замкнутые кривые (рис. 6). Беобходимость возвращения системы к исходному состоянию позиоляет установить для любого цикла прямую и обратную часть его. Прямой частью цикла язляется та, в которой рабочее тело, переходя от одного состояния в другое, удаляется от исходного состояния. Обратной частью цикла будет та часть, в которой ТРТ возвращается к походное(у состоннию. Прямым циклом называется цикл, идущий в фо"- коосдинатах по часовой стрелке (линия расширения лежит выше линии сжатия).
По атой схеме циклов работают все тепловые машины. Обратным циклом называется цикл, идущий в р~/ -координатах протин часовой стрелки (линия расширения лежит нике линии сжатия). По этой схеме циклов работают все холодильные устанонки, компрессора и т.д. Контрольная карточка 7 Равновесное состояние те мо немической системы и новесные и ессы Вопрос Ответ процесс, идущий с уменьше- нием давления, процесс, идущий с уменьше- нием температуры,' 3 — процесс, идущий с увеличе- нием объема. 1 — процесс, идущий с увеличением давления, процесс, идущий с увеличе- нием температуры, процесс, идущий с уменьше- нием объеыа. 3.
Прямым циклом называется цикл„ 1 — идущий в координатной плоскости р Э' против часо- ной стрелки 2 — идущий в коорщинатной плоскости би по часовой стрелке; у которого линия расшире- ния лежит ниже линии сжа- тия в координатной плос- Кости рб 1 — идущий в координатной плоскости ра' пс часовой стрелке, у которого линия расшире- ния лежит нише линий сжа- тия, у которого линии сжатия 2— 3— лепит выше линии расшире- ния . 18 1.
Какой процесс называется процессом расширения? 2. Какой процесс называется процессом сжатая? 4. Обратным циклом ыазывается цикл, Состояние термодинзьщческой системы определяется совокупностью числовых значений термодинамическзх параметров состояния, которые вырзжэют свойства рабочего тела. Говоря о свойствах термсдиазмичесьой системы, выделяют ее интенсивные и экстенсивные свойства.
Ивтенсивные свойства системы (температура, давлеаие, плотность, удельный объем) характеризуются тем, что их количественаая мера не зависит от величины вещества системы. Экстенсивные свойства (объем, масса) отличаются тем, что их количественная мера зависит от количества вещества системы. Основной задачей термодинамического исследования является нахождение связей, сущеотвухвмх между термодинзмическими параметрами, вырэжмашими интенсивные свойства системы,и )ядом энергетических превращений, имеющих место в исследуемом термодинамическом процессе.
Однако псдобыое исслеДование может быть проведено только при определенном условии — при условии равновесного состояния системы. Различаются два состояния системы: равновесное и неравновесное. Равновесное состояние определяется тем, что изолированная система находится в нем произвольно долго, состояние ее не меняетсн. Это возможно только тогда, когда внутри системы все интенсивные свойства выравнены, т.е. одинаковы во всех частях системы. Если рассматривается система неиэолированнэя , то равновесное соотояние ее может подперживаться только при условии равновесия системы с окружающей средой. Бри неравновесном состоянии интенсивные свойства системы не ьыраннены в ней,и поэтоиу внутри системы ицт процессы выравнивания этих свойств.
Система при этом определяется полем значений величин каждого термодинэмическогс параметра. В этом случае нельзя говорить о нахождении общей связи между термодинзмическими параметрами для всего тела в целом и имеющимися энергетическими превращениями. Чеэ меньше нарушение равновесного состояния системы истекя и чем быст е и интенсивнее происходят процессы вы)явнивзяин парэметров внутри системы, тем оыстрее эта система придет к состоянию рав Нсвесвя.
В пределе можно предст и едстакзть себе такое бескОнечНо мЕдленное разннтив пРоцесса (гчазистатическое), при котором никакого заметного изменение параметров состояния не будет и система будет переходить от одного равновесного состояния к другому. Такая непрерывная последовательность равновесных состояний при квазистатическом протеканви процесса и образует равяовесный термодннамический процесс. 19 Контрольная карточка 8 Ответ Вопрос 1 — происходят процессы ныраннинэяия интенсивных снойств системы; 2 — происходят бесконечно медленные процессы выравниэания интенсивных свойстн систеж, 3 — интенсивные сыойстна снстеыы выраннены.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
