Лекци@02-Основные_поняти@_и_определени@ [Режим совместимости] (1062609)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Лекции по термодинамикедоцент каф. Э6, ктн Рыжков С.В.Э6нергомашиностроение.Лекция №2Основные понятия и определения•Давление.•Температура.•Удельный объем.•Уравнения состояния.•Нормальные условия.•Шкала абсолютного потенциала взаимодействия.•Нулевой закон термодинамики. Условия построения температурной шкалы.•Шкалы относительной температуры.•Шкалы абсолютной температуры.

Термодинамическая температура.Давлениеp =PFВ международной системе единиц давление измеряют в Н/м2 (ньютон на квадратныйметр) и обозначают буквой р. Эта единица очень мала, поэтому удобнее применятьболее крупную единицу давления, равную 105 Н/м2, называемую баром.Измерять давление можно также высотой столба какой-либо жидкости.

Так, 1 барусоответствует высота столба ртути, равная 750 мм при tрт = 0° С.Также применяют:1) техническую атмосферу, которой соответствует сила действия газа в 1 кг на 1см2 поверхности:1 техн. ат. = 1 кГ/см2 = 10000 кГ/м2Технической атмосфере соответствует высота ртутного столба 735,6 мм притемпературе ртути 0° С и водяного 10 000 при температуре воды 4° С;22) физическую атмосферу, которая равна среднему давлению воздуха на поверхностьокеанов.

Это давление соответствует высоте ртутного столба 760 мм при температурертути 0°С;1 физ. атм. = 1,033 кГ/см2 = 10330 кГ/м2Связь между единицами измерения давления в системе СИ и единицами в другихсистемах следующая:1 ат = 1 кГ/см2 =104 кГ/м2 ≈ 98,1 кн/м2 ≈ 0,0981 Мн/м21 физ. атм = 1,0133*105 н/м21 мм вод. ст. = 1 кГ/м2 ≈ 9,81 н/м21 мм рт.

ст. ≈ 133,3 н/м2В термодинамике существует понятие абсолютного и избыточного давления. Допустим,что имеется сосуд (рис. 1), соединенный с U-образной трубкой, в которой находитсяжидкость. Если сосуд закрыть и увеличить в нем давление, то частьжидкости из левого колена U-образной трубки будет вытеснена в правое, вследствиечего образуется разность Уровней. Давление в сосуде, так называемое абсолютноедавление pабс будет уравновешиваться давлением атмосферы рбар, измеряемымбарометром и давлением столба жидкости высотой Н, называемым избыточнымдавлением ризб Таким образомp абс = p изб + p бар(1)3Рис. 1. Схема жидкостногоманометраРис.

2. Схема вакуумметра4При снижении давления в сосуде наружное давлениербар будет уравновешиваться давлением внутрисосуда рабс и разрежением рвак , создаваемым столбомжидкости высотой Н. Таким образом, pбар = p абс + pвак p абс = pбар − pвак(2)Таким образом, абсолютное давление, будь оновыше или ниже атмосферного, можно измерить толькопри помощи двух приборов:барометра и манометра, или барометра ивакуумметра. Параметром состояния являетсяабсолютное давление рабс.Рис.

3. Связь междубарометрическим,манометрическимдавлениеми давлением вакуума5ТемператураЗа единицу измерения температуры принимают градус (1°), который можноопределить следующим образом. Пусть в качестве жидкости в термометре используетсяртуть, объем которой может изменяться в результате изменения одного размера —высоты столба. Выберем два состояния какого-либо вещества, которые легковоспроизвести. Для определения единицы температуры удобно использовать состояниеплавления льда при давлении 760 мм рт. ст. Температуру этого состояния принимаютравной 0°. Второе состояние — конденсация водяных паров при том же давлении.Температуру этого состояния принимают равной 100 ° С.

Поместим термометр вплавящийся лед, а затем в конденсирующийся пар и определим линейное приращениестолба ртути. Положения столба жидкости, соответствующие таким состояниям,называются реперными точками. Разделим приращение столба ртути на 100 равныхделений, тогда каждое деление будет соответствовать одному градусу по шкалеЦельсия (1° С).Наряду со стоградусной шкалой применяется также шкала абсолютных температур,нуль которой лежит на 273,15°( округленно 273°) ниже температуры точки плавленияльда. Температура, измеряемая по этой шкале, называется абсолютной, илитемпературой в градусах Кельвина. В обеих шкалах единица измерения (градус)остается одной и той же.Абсолютную температуру обозначают через Т° К, температуру по стоградуснойшкале — через t° С.

В соответствии со сказанным вышеT = t + 273(3)6Удельный объёмУдельным объемом называют объем единицы массы тела. Определяют его какобъем 1 кг тела, выраженный в кубических метрах. Если обозначить объем т кгвещества через V м3, то его удельный объем определится какυ=Vmм3 / кг(4)Плотность ρ представляет собой массу вещества, заключенную в единице объема,т. е.ρ=mVкг / м3ρ =1(5)Таким образом, плотность вещества является величиной, обратной удельному объему:υρυ = 1(6)7Уравнение состоянияНаиболее удобным выражением зависимости между основными параметрами (р, υ, Т, )является аналитическое уравнение.F ( p ,υ , T ) = 0p = f 1 (υ , T )(7)υ = f2 ( p,T )T = f 3 ( p ,υ )(9)(8)(10)Так как уравнением (7) определяется состояние рабочего тела, то его называютуравнением состояния.Нормальные условияВ термодинамических расчетах, так же как и в расчетах теплотехнических, очень частоиспользуется понятие «нормальные физические условия», характеризуемыедавлением 760 мм рт.

ст. и температурой 0° С.Во многих расчетах бывает удобнее рассматривать такое количество рабочего тела,которое при нормальных условиях занимает объем, равный 1 м3. При этом считают, чторасчеты ведутся по отношению к одному кубическому метру (м3), хотя это не соответствует точному физическому смыслу принятого условия. Иногда за нормальные условияпринимают давление 735,6 мм рт. ст. (при температуре ртути 0° С) и температуру15° С.

Такие условия, используемые очень редко, называют нормальными8техническими условиями.Шкала абсолютного потенциала взаимодействия∆ W i = Pi dxi(11)Выражение для абсолютного потенциала можно получить следующим образом.Количества воздействий при постоянных значениях потенциалов Р1 и Р2 представим наоснове уравнения в видеW1 = P1∆x1;W2 = P2∆x2 ;Положим, что в обоих случаях изменение координаты состояния одинаково, т.е.∆x1 = ∆x1 = ∆x1. При этом справедливо линейное соотношениеW1 P1= ;W2 P2W1 − W2 P1 − P2=W2P2W2P2 =∆P1W1 − W2(12)где W1 и W2 – количества воздействий, которые имеют место при постоянных значенияхпотенциалов Р1 и P2 соответственно при одном и том же изменении координатысостояния; ∆P=P1 - P2 — разность потенциалов.9Нулевой закон термодинамики.

Условия построениятемпературной шкалыВведение понятия температуры и ее измерение основаны на допущении,являющемся следствием опытных фактов, что все тела, находящиеся всоприкосновении, приходят в конце концов к тепловому равновесию и принимаютодинаковую температуру. Хотя это положение кажется весьма очевидным, тем неменее оно не вытекает ни из каких других известных опытных фактов и поэтому нередкоотносится к категории законов.Выдающийся физик М.

Планк заметил по этому поводу: «То, что два тела, находясь втермическом равновесии с третьим, находятся и между собой в термическомравновесии, вовсе не само собой понятно, но очень замечательно и важно».Данное положение часто называют нулевым законом термодинамики.

Законтермического равновесия позволяет однозначно измерять температуру термометром.Термометр показывает свою температуру, но она равна температуре тела, с которымтермометр находится в термическом равновесии.10Шкалы относительной температурыGk − Gп∆GG − GпdG==== constΘκ − Θп∆ΘΘ -ΘпdΘгде GK , GП — значения термометрического свойства G в реперных точках; ΘК и ΘП — значениятемпературы, принятые для реперных точек; ∆G = GK - GП; ∆Θ = ΘК - ΘП; Θ — значениетемпературы в тепловом состоянии, которому соответствует значение термометрическогосвойства G.G − GпΘ =∆Θ + Θ п∆GG − Gпtc =100∆GG − GпtF =180 + 32∆Gt С = ( t F − 32 ) / 1 . 8(13)(14)(15)(16)Рис. 4. Линейная зависимостьтермометрического свойства оттемпературы11Рис.

5. Показание термометров при различном характерезависимости термометрического свойство от температуры12Шкалы абсолютной температуры.Термодинамическая температураR ∂V = const =p ∂T PR ∂p = const =V ∂ T Vt 0 = − (V п ∆ V) 1000CT п = − t 0 = (V п ∆ V )100 KT = ( 273 ,15 + t )QпTп =∆TQк − QпKРис. 6. К определению идеальногазовой шкалы температурыгде QП и QK — количества теплоты, подведеннойк системе на температурных уровнях, соответствующих состояниям плавления льда икипения воды при одном и том же значении изменения энтропии (∆SK = ∆SП); ∆T —разность температур между реперными точками.13Показаниятермометров сразнымитермометрическимисвойствами500С2000СОбъем ртути50,0202,2Давление параэтилового спирта приV=const23,3132,0ЭДС платинородийплатиновойтермопары46,4222,5Электрическаясопротивлениеплатины50,25195,714Контрольные вопросы••••••••Основные понятия и определения в термодинамике.Техническая атмосфераФизическая атмосфераНормальные технические условияНулевой закон термодинамики (закон термического равновесия).Шкала абсолютного потенциала взаимодействия.Шкалы относительной температуры.

Шкалы абсолютной температуры.Термодинамическая температура.Связь между барометрическим, манометрическим давлением и давлениемвакуума15.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лекций