На головну

Тема лекції 3 Перший закон термодинаміки.

  1.  A) Перший ряд бази даних містить неповторювані імена полів.
  2.  Awareness - перший досвід
  3.  D Перший
  4.  I бігання злочин, пов'язаним Із незаконного обігом 1 сторінка
  5.  I бігання злочин, пов'язаним Із незаконного обігом 2 сторінка
  6.  I бігання злочин, пов'язаним Із незаконного обігом 3 сторінка
  7.  I бігання злочин, пов'язаним Із незаконного обігом 4 сторінка

Перший закон термодинаміки - окремий випадок загального закону збереження і перетворення енергії, що визначає умови перетворення теплоти в роботу або роботи в теплоту. Сенс його зводиться до наступного: якщо витрачається певна кількість теплової енергії, то виникає еквівалентна кількість механічної енергії, за рахунок якої відбувається певна робота і навпаки, при витратах деякої кількості механічної енергії, за рахунок якої відбувається певна робота, виділяється еквівалентну кількість теплоти.

При визначенні кількості витрачається теплоти користуються поняттям теплоємності.

Теплоємність - це кількість теплоти, яку необхідно затратити для нагрівання кількісної одиниці речовини (1 кг, 1м3, 1 кмоля) на один градус. Залежно від обраної кількісної одиниці речовини розрізняють масову

(C, кДж / (КГК)), об'ємну (  , КДж / (м3К)) і кіломольную ( С, кДж / (кмоль * К)) теплоємності. Між ними мають місце такі співвідношення:

; ;  . (3.1)

У теплотехніки користуються поняттями середньої та дійсної теплоємності.

Якщо для нагрівання кількісної одиниці газу від температури t1 до температури t2 витрачається кількість теплоти q, то величина

 (3.2)

буде являти собою середню теплоємність газу в інтервалі температур від t1 до t2.

Чим менше інтервал температур t1 - t2 , Тим ближче значення теплоємності до її істинної величиною. Таким чином, для істинної теплоємності справедлива залежність:

 (3.3)

Відповідно до рівняння (14), кількість теплоти, повідомлене 1 кг газу визначиться як:

 (3.4)

а кількість теплоти, повідомлене G кг газу - як

 (3.5)

Слід зазначити, що кількість теплоти, що витрачається на нагрів газу (або відводиться від газу при його охолодженні), залежить від умов, при яких здійснюється підведення (або відведення) теплоти.

Найбільш характерними умовами нагрівання або охолодження газів в теплотехніці є:

а) нагрівання (або охолодження) газу при V = const;

б) нагрівання (або охолодження) газу при P = const.

Спеціальні експерименти показують, що значення теплоємності газу, отримане в процесі нагрівання (охолодження) при V = const ( -ізохорная теплоємність) відрізняється від значення теплоємності газу, отриманого в процесі нагрівання (охолодження) при P = const (Сp - Ізобарна теплоємність). Така відмінність пояснюється наступним чином. Наприклад, при нагріванні 1 кг газу на 1оЗ при V = const повідомляється газу теплота (теплоємність ) Витрачається тільки на збільшення його внутрішньої енергії (газ нагрівається), так як зовнішня робота при цьому не відбувається. При нагріванні ж 1 кг газу на 1оЗ при P = const обсяг газу зростає і повідомлена газу теплота (теплоємність Cp) Витрачається не тільки на збільшення внутрішньої енергії газу, але і на здійснення роботи розширення. Тому теплоємність Cp завжди більше теплоємності  на величину роботи, яку здійснюють 1 кг газу при нагріванні його на 1оЗ при постійному тиску. Зв'язок між цими теплоємність встановлюється рівнянням Майєра:

Cp-  = R. (3.6)

Теплоємності суміші газів можуть бути визначені по рівняннях:

 (3.7)

де Ci и  - Відповідно, масова і об'ємна теплоємності i- го газу .;

gi і ri - Відповідно, масова і об'ємна частки i-го газу.

Газ, як і будь-яке тіло, володіє певною внутрішньою енергією (  ), Яка складається з внутрішньої кенетіческой (uk) І внутрішньої потенційної (uп) Енергії найдрібніших його частинок (атомів і молекул).

величина uk залежить від швидкості руху частинок газу, і, отже, залежить від його температури. величина uп залежить від сил взаємодії часток газу і їх взаємного розташування і, отже, залежить від його тиску і питомої обсягу при даній температурі.

Таким чином, для реальних газів (з урахуванням їх визначення):

 u = f (P,  , T), (3.8)

а для ідеального газу (з урахуванням його визначення):

 u = f (T). (3.9)

Зміна внутрішньої енергії (?u = u2 - u1) Для реальних газів буде визначатися як сума зміни внутрішньої кінетичної (?uk) І внутрішньої потенційної (?uп) Енергії:

 ?u = u2-u1= ?uк + ?uп, (3.10)

де u1 і u2 - Відповідно, початкове і кінцеве значення внутрішньої енергії газу.

Для ідеального газу, у якого відсутні сили міжмолекулярної зчеплення і, отже, ?uп = 0 зміна внутрішньої енергії визначається як:

 ?u = u2-u1= ?uк (3.11)

і буде залежати тільки від початкової T1 і кінцевої T2 температур газу і не буде залежати від характеру протікання процесу:

 ?u = u2-u1= (T2-T1). (3.12)

При здійсненні всіх термодинамічних процесів (за винятком процесів, що відбуваються при V = const) при передачі газу теплоти змінюється не тільки його внутрішня енергія, а й відбувається зовнішня робота при розширенні газу, величина якої визначається за рівнянням:

для 1 кг газу

 (3.13)

для G кг газу

 (3.14)

Інтеграли в рівняннях (25) і (26) можуть бути визначені тільки в тому випадку, якщо буде відома функціональна залежність P = f (  ). Це означає, що величина виробленої газом роботи залежить від характеру протікання термодинамічного процесу. Таким чином, якщо до газу підводиться (або від газу відводиться) теплота, то в загальному випадку частина її витратиться на зміну внутрішньої енергії газу, а частина - на вчинення зовнішньої роботи. В цьому випадку математичне вираз першого закону термодинаміки набуває вигляду: для 1 кг газу

 (3.15)

для G кг газу

 (3.16)

Для нескінченно малого зміни стану робочого тіла (газу) рівняння першого закону термодинаміки має вигляд:

 dq = du + dl. (3.17)

При описі різних термодинамічних процесів, крім розглянутих уже параметрів стану (температура, тиск, питомий об'єм або щільність) користуються додатковими параметрами стану - ентальпії і ентропією.

ентальпія (I) - кількість теплоти, що витрачається на нагрівання кількісної одиниці речовини (1кг або 1 м3) Від абсолютного нуля або від 00З до температуриT (K) або, відповідно, t0C при постійному тиску:

(3.18)

ентропія (S) - величина, зміна якої (?S) в будь-якому термодинамическом процесі дорівнює відношенню теплоти ?q, витраченої на здійснення цього процесу до абсолютної температурі робочого тіла:

 (3.19)

або в диференціальної формі:

 . (3.20)

Контрольні питання:

1. Теплоємність. Види теплоємності.

2. Внутрішня енергія робочого тіла і її зміна.

3. Визначення зовнішньої роботи, яку здійснюють робочим тілом.

4. Сутність першого закону термодинаміки і його матеріальне вираження.

5. Ентальпія і ентропія, як параметри стану робочого тіла.

 




 Тема лекції 1. Введення. Призначення теплової обробки в технології будівельних матеріалів. Поняття про теплових системах. |  Тема лекції 6 Принцип складання енергетичного (теплового) балансу |  Тема лекції 8. масо-і теплообмін при сушінні. Зовнішній і внутрішній тепло- і масообмін при сушінні будівельних матеріалів. Балансное рівняння теплового потоку. |  Матеріалів із застосуванням id-діаграми. |  Тема лекції 10. обробки їх будівельних матеріалів Призначення обробки їх. Стадії тепловлажностной обрабокі. Види і характеристика теплоносіїв. |  Тема лекції 11 масо-і теплообмін при тепловій обробці. Зовнішній і внутрішній тепло- і масообмін при тепловій обробці будівельних матеріалів |  Тема лекції 12. Випалювання будівельних матеріалів. Зовнішній і внутрішній теплообмін при випалюванні будівельних матеріалів. |  Лекція № 13. Паливо і процес горіння |  види тисків |  Тема заняття 15. Теплопостачання у виробництві будівельних матеріалів і виробів |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати