Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Расчет газовой смеси. Основные расчетные соотношения
Определим вид соотношений между мольными, объемными и весовыми долями смеси. Объем 1 кмоль любого газа при р и Т смеси равен vμ.
и
. (26) Вывод: объемные и мольные доли равны.
.
Эта величина носит условный характер, так как по отношению к смеси, состоящей из разнородных молекул, понятие массы может быть применимо только в случае замены этой смеси (разнородных молекул) фиктивными однородными молекулами.
, все расчеты можно вести так, как будто имеют дело с однородным газом
, (27)
. Разделив числитель и знаменатель на mсм , получим
. (28)
определяется следующим образом:
;
.
. (29) Связь между массовыми и объемными долями устанавливается следующим образом
, (30)
. (31) Для пересчета массовых долей в объемные пользуются следующими соотношениями
. (32)
. Отсюда
. (33)
Уравнение состояния для смеси Запишем уравнения состояния для отдельных компонентов смеси и выполним сложение откуда
(34)
газовая постоянная смеси.
. (35)
2.8 Контрольные вопросы 1. Выполните вывод уравнения состояния, пользуясь законами Бойля-Мариотта и Гей-Люссака. 2. В чем заключается физический смысл газовой постоянной? 3. Запишите универсальное уравнение состояния идеального газа. 4. Что такое газовая смесь? Сформулируйте законы Дальтона и Амага. 5. Как определяется газовая постоянная смеси? ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Теплоемкость Для того, чтобы два различных вещества с одинаковой массой нагреть до одинаковой температуры, нужно затратить разное количество тепла. Так на нагревание воды тепла нужно в 9 раз больше, чем для железа. Следовательно, каждое тело обладает своей теплоемкостью. Теплоемкостью называют количество тепла, необходимое для нагревания данного тела. Обычно сообщение телу тепла вызывает изменение его состояния и сопровождается изменением температуры, что является следствием изменения кинетической энергии молекул.
теплоемкости при нормальных физических условиях, т.е. при р = 101332 Н/м2 и t = 0oC). Между указанными теплоемкостями легко установить связь
, (36)
где v o – удельный объем при нормальных условиях,
В определении средней удельной теплоемкости подчеркнуто, что с находится в заданном интервале температур, т.е. теплоемкость зависит от температуры. Действительно, у подавляющего большинства веществ с растет с ростом температуры. У газов с еще незначительно зависит от давления, т.е. с = f (t, p).
Экспериментальные исследования показали, что полученные значения темплоемкостей часто сильно расходились с данными классической молекулярно-кинетической теории. Большую сходимость Рис. 5 имели только опыты при сравнительно невысоких t. Дальнейшее развитие науки о строении вещества (квантовая теория), показало, что при теоретическом определении с необходимо учитывать не только атомность газов, но и энергию внутримолекулярных колебаний атомов.
.
не совпадают). На практике используются значения с, полученные для процессов подвода тепла при р = const (ср) и v = const (с v). Значения теплоемкостей для прочих процессов рассчитываются по специальным формулам.
Закон Майера
. Для этого нужно подвести тепло, в первом цилиндре q v, а во втором – qp. При этом q v =с v (T2- T1), qp=с p(T2- T1). Рис. 6 Очевидно, что qp > q v, так как во втором случае теплота будет расходоваться не только на нагрев газа, но и на совершение работы (рис.6).
, или
Отсюда получим закон Майера: с p -с v = R. (37) В теплотехнических расчетах применяется отношение с p/с v =к, которое называется показателем адиабаты. Т.к. с p> с v, то к>1. С удовлетворительной инженерной точностью применительно ко всем двухатомным газам и воздуху можно считать с p и с v постоянными и равными: с p = 1,004 кДж/кг град; с v = 0,716 кДж/кг град.
.
Первый закон термодинамики Согласно закону сохранения и превращения энергии, последняя не может быть ни создана, ни уничтожена, а может быть только преобразована из одного вида в другой при различных физических и химических процессах. Исторически для измерения отдельных видов энергии принимались различные единицы – калории, кгм, джоули, кВт·ч, л.с.· ч и т.д. В связи с этим превращение энергии происходит не в численно равных, а в эквивалентных отношениях. Из физики известен тепловой эквивалент единицы работы: 1 кгм = 1/427 ккал. Известны также следующие соотношения: 1 л.с.· ч = 632,3 ккал = 0,735 кВт ч; 1 кВт ч = 860 ккал. Раньше нами было отмечено, что I закон является частным случаем всеобщего закона сохранения и превращения энергии применительно к процессам, протекающим в термодинамических системах. В общем случае I закон можно сформулировать следующим образом: “Полная энергия изолированной термодинамической системы при любых происходящих в системе процессах остается неизменной”.
Лишь через 100 лет после выводов Ломоносова, после его общей формулировки закона сохранения энергии, в 1842 г. Роберт Майер на основании опытов установил прямую пропорциональность между затраченной теплотой Q и полученной работой L и определил количественное соотношение между ними (если Q и L выражены в Дж): Q = L. (38) Раз теплота затрачена – она исчезла, в результате этого получена работа и наоборот. Т.е. применительно к тепловым и механическим явлениям первый закон может быть сформулирован следующим образом: “Когда исчезает определенное количество тепловой энергии, возникает эквивалентное количество механической энергии (в виде совершенной работы) и наоборот”. Утверждение первого закона способствовало прекращению попыток построить двигатель, вырабатывающий механическую энергию без потребления какого-либо другого вида энергии (например, выделяющейся при горении топлива) – «perpetuum mobile первого рода». Уравнение первого закона в данном виде недостаточно полно характеризует баланс энергии в процессах изменения состояния газа. Эти процессы обычно протекают при теплообмене с газом, поэтому рассмотрим составляющие этого теплообмена.
. Кроме этого, изменятся все виды энергии, присущие состоянию молекул – т.е. изменится внутренняя энергия газа. Таким образом, теплота расходуется на изменение внутренней энергии и совершение работы
. (39) Из описания работы тепловых двигателей видно, что в термодинамике рассматривают две резко различающиеся группы физических изменений газа. В поршневых двигателях движение газа не значительно и им можно пренебречь. В ротативных тепловых двигателях (например, паровая турбина) изменение состояния газа сопровождается интенсивным (с большой скоростью W) движением рабочего тела. Для этого случая первый закон термодинамики запишется в виде
. (40) (Например, в ДВС W 1 = 0,1 м/сек, W 2 = 10 м/сек, в ПТУ W 1 = 0,1 м/сек W 2 = 1000 м/сек).
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-01-14; просмотров: 135; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.191.46.36 (0.028 с.) |