Идеальных газов

Термодинамика в первую очередь рассматривает равновесные состояния и равновесные обратимые процессы, протекающие в идеализированных системах с бесконечно малыми скоростями течения процессов. Именно такие процессы поддаются графическому изображению и полному термодинамическому анализу, если известны свойства рабочего вещества.

Основными процессами, широко применяемыми в теоретических исследованиях и в технических разработках, являются:

1) изохорный (v = const);

2) изобарный (p = const);

3) изотермический (T = const);

4) адиабатный (dq = 0);

5) политропный (обобщающий).

Если, пользуясь характеристическим уравнением состояния идеального газа, теорией теплоёмкости и первым законом термодинамики, провести исследования основных термодинамических процессов, то могут быть получены следующие зависимости и величины, характеризующие термодинамические закономерности изменения состояния газов.

1.Уравнение процесса в системе координат p – v.

2.Аналитическая взаимосвязь между основными параметрами процесса (p, v, T).

3.Теплоёмкость процесса.

4.Величина изменения внутренней энергии газа.

5.Величина изменения энтальпии.

6.Работа процесса, совершаемая рабочим телом (газом) или внешней средой.

7.Количество тепла, подведённого за время процесса к рабочему телу, или отведённого от него.

Следует отметить, что действительные процессы, протекающие в природе и в технике, сопровождаются внутренним и внешним трением газа при конечных скоростях его движения и конечной разности температур, а, следовательно, не являются обратимыми. Однако многие реальные процессы сравнительно мало отличаются от идеальных (обратимых) и в расчётах их принимают за равновесные. Для остальных же в расчётные зависимости приходится вносить соответствующие корректирующие поправки (поправочные коэффициенты) из справочной литературы.

Далее приводятся расчётные зависимости и величины для основных процессов идеальных газов, исходя из условия, что теплоёмкости газов не зависят от температуры и остаются постоянными.

Примечание. При больших изменениях температуры расчёт газовых процессов следует вести с учётом зависимости теплоёмкости от температуры, используя справочные таблицы (см. раздел 5).