Процессы изменения состояния идеального газа

При изучении процессов изменения состояния идеальных газов, наряду с общими соотношениями по расчету термодинамических
процессов (79) – (121), следует использовать уравнение Клапейрона (27)
и закон Джоуля (33), в соответствии с которыми для идеального газа справедливы следующие выражения:

если , то ; (122)

; (123)

; (124)

. (125)

Из уравнений (122)¸(125) следует, что для идеального газа процессы изопотенциальный (pv =idem), изотермический (T = idem), изоэнергетический (u= idem) и изоэнталыпийный (h = idem) тождественны и, следовательно, показатели этих процеcсов равны

. (126)

Характеристика расширения или сжатия процессов, в которых рабочим телом является идеальный газ, с учетом уравнения Клапейрона может быть определена по соотношению температур

= . (127)

Изменения удельных значений внутренней энергии и энтальпии идеального газа в процессе в соответствии с законом Джоуля находится по следующим формулам:

; (128)

. (129)

Показатель адиабатного процесса для идеального газа определяется как соотношение изобарной и изохорной теплоемкостей

k = n_s = = = = . (130)

На основании закона Майера () показатель адиабаты для идеального газа может быть определен из следующего соотношения:

k = = >1. (131)

Для идеального газа показатель изоэнергетического процесса и поэтому удельное количество теплоты в элементарном процессе может быть определено по формуле

. (132)

На примере идеального газа произведем анализ термодинамических процессов (рис.9).

Адиабата () является линией перемены знака теплообмена. При расширении газа термодинамическая работа и тогда любая политропа, расположенная правее адиабаты (n < k), находится в области подвода теплоты ( q > 0). Если политропа расширения будет находиться слева от адиабаты (n > k), то этот процесс будет характеризоваться отводом теплоты ( q < 0).

Таким образом, все термодинамические процессы, проходящие выше адиабаты осуществляются с подводом теплоты и наоборот.