ЭНТАЛЬПИЯ. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Энтальпия

Энтальпией термодинамического тела называют сумму внутренней энергии u и произ­ведения pv.

i = и + pv.

Дифференцируя данное соотношение полу­чим: di = du + pdv + vdp ,

или du + pdv = di - vdp .

На основе первого закона термодинамики dq = du + pdv последнее соотношение пе­репишется в виде:

dq = di - vdp ,или dq = dh + dl_t,

где dl_t - есть дифференциал технической работы (dl_t = - vdp).

Полученное уравнение является также вто­рой формулировкой первого закона термо­динамики, используя понятия энтальпии и технической работы.

Величина i может также рассматриваться как параметр состояния термодинамиче­ского тела наряду с ранее введенными p, v, T, и. Физический смысл величины i может пояснен на основе уравнения dq = di - vdp, которое для процесса p = const запи­шется как:

dq_p = di . (86)

Откуда следует, что di есть элементарное количество теплоты, подведенное к термо­динамическому телу в процессе постоян­ного давления.

Изменение энтальпии в любом процессе определяется только начальным и конеч­ным состояниями тела и не зависит от ха­рактера процесса.

Энтропия является функцией состояния, поэтому её изменение в термодинамическом процессе опреде­ляется только начальными и конеч­ными значениями параметров состоя­ния. Изменение энтропии в основных термодинамических процессах:

в изохорном

в изобарном

в изотермическом

в адиабатном

в политропном

ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ РА­БО­ЧЕГО ТЕЛА, ФИЗИЧЕСКИЙ СМЫСЛ И РАЗМЕРНОСТЬ.

Внутренняя энергия – это вся энер­гия заключенная в теле или системе тел. Эту энергию можно представить в виде суммы отдельных видов энергий: ки­нетической энергии молекул, включающей энергию поступательного и вращательного движения молекул, а также колебательного движения атомов в самой молекуле; энергии электронов; внутриядерной энергии; энергии взаимодействия между ядром молекулы и электронами; потенциальной энергии или энергии положения молекул в каком либо внешнем поле сил; энергии электромагнитного излучения.

Полную внутреннюю энергию тела принято обозначать U (Дж), а удельную внутреннюю энергию u (Дж/кг).

Внутренняя энергия равна:

Где – внутренняя кинетическая энергия молекул, внутренняя по­тенциальная энергия молекул, – по­стоянная интегрирования.

В технической термодинамике рассматриваются только такие процессы, в которых изменяются кинетическая и потенциальная составляющие внутренней энергии.

Изменение внутренней энергии идеального газа для любого процесса при бесконечно малом изменении состояния (для 1 кг)

В теплотехнических расчётах обычно требуется знать изменение внутренней энергии , а не её абсолютное значение; поэтому начало отсчёта (0 К или 0⁰ С) для конечного результата ( ) не имеет значения.

где - средняя массовая теплоёмкость при постоянном объёме в пределах

Таким образом, изменение внутренней энергии идеального газа для любого процесса равно произведению средней теплоёмкости при постоянном объёме на разность температур газа.

ПРОЦЕССЫ ОБРАТИМЫЕ И НЕ­ОБРАТИМЫЕ. РАВНОВЕСНЫЕ И НЕРАВНОВЕСНЫЕ

Термодинамический процесс – это по­следовательное изменение состояния тела, происходящее в результате энер­гетического взаимодействия рабочего тела с окружающей средой.

Понятия обратимый и необратимый термодинамический процесс тесно связаны с равновесием системы. Рас­смотрим такую термодинамическую систему у которой отсутствует тепло­обмен с окружающей средой (адиабат­ная термо­динамическая система). Происходящие в такой системе термо­динамические процессы называют об­ратимыми, если система в ходе пря­мого и обратного процесса вернется в исходное состояние без какого-либо дополнительного теплового воздей­ствия окружающей среды на систему. В случае если система в ходе обрат­ного процесса не может возвратиться в исходное состояние или для этого тре­буется подвод тепла, то такой процесс называется необратимым.

Процесс при каждом изменении дав­ления и температуры может быть об­ратимым только в том случае, когда на протяжении всего процесса от точки к точке термодинамической си­стемы давление постоянно и темпера­тура в каждой точке равна темпера­туре окружающей среды или их раз­ность бесконечно мала.

обратимые термодинамические про­цессы являются идеальным или тео­ретическим случаем. Все реальные процессы являются необратимыми, так как на практике выполнение условия квазистатичности трудно вы­полнимо. Кроме того, необратимость процессов вызывается наличием внутреннего трения в рабочем теле и поверхностного трения в техническом оборудовании (течение в сопле, тре­ние поверхности поршня о стенку ци­линдра и т.д.). Для преодоления тре­ния всегда необходимо затратить не­которое количество механической ра­боты, которая в ходе процесса пре­вращается в тепло.

ЭНТАЛЬПИЯ. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Энтальпией термодинамического тела называют сумму внутренней энергии u и произ­ведения p v.

i = u + pv.

Удельная энтальпия равна энергии расширенной системы- тела и окружающей среды. В этом её физический смысл. (81)

Дифференцируя данное соотношение получим:

di = du + pdv + vdp , (82)

или

du + pdv = di - vdp . (83)

На основе первого закона термодина­мики dq = du + pdv последнее соот­ношение перепишется в виде:

dq = di - vdp , (84)

или

dq = di + dl_t, (85)

где dl_t - есть дифференциал техниче­ской работы (dl_t = - vdp).

Полученное уравнение является также второй формулировкой первого за­кона термо­динамики, используя поня­тия энтальпии и технической работы.

Величина i может также рассматри­ваться как параметр состояния термо­динамического тела наряду с ранее введенными p, v, T, u. Физический смысл величины i может пояснен на основе уравнения (dq = di - vdp), ко­торое для процесса p = const запи­шется как: dq_p = di .

Откуда следует, что di есть элемен­тарное количество теплоты, подве­денное к термодинамическому телу в процессе постоянного давления.

Изменение энтальпии в любом процессе определяется только начальным и конеч­ным состояниями тела и не зависит от промежуточных состояний и ха­рактера процесса.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: