Теплоемкость политропных процессов

Теплоемкость политропного процесса можно определить из выражения

= n

где k - показатель адиабаты.

Найдем значение и n для изопроцессов определения сведем результаты в таблицу

процесс		n
T=const
p=const
v=const
q=const		k

 

Изобразим зависимость (n) графически

 

 

В деапазоне 1< n < k теплоемкость процессов отрицательная, т.е. с подводом теплоты температура системы уменьшается, а с отводом теплоты - увеличивается.

Смысл отрицательной теплоемкости заключается в том, что вся подведенная теплота расходуется на работу и, кроме этого, на работу затрачивается еще и часть внутренней энергии системы

dq=du+dl подвод тепла

 

 

dq=du+dl отвод тепла

 

 

Энергетические характеристики политропных процессов

Изменение энтропии

По аналогии с интегралом работы было получено выражение для подсчета количества теплоты в ТДП. Для этого был введен параметр состояния системы – энтропия.

Энтропия является функцией состояния. Ее изменение в пределах процесса определяется как разность конечного и начального значений. Также как внутренняя энергия она определяется с точностью до произвольной постоянной. В ТДП нужно знать только ее изменение. Энтропия, и ее изменение не поддается физическому определению и измерению, а является расчетной величиной.

Работа расширения /сжатия в политропном процессе.

Работа расширения /сжатия в политропном процессе.

;

Используя связь параметров, можно найти значение интеграла работы.

Параметры состояния в граничных точках известны, известен показатель политропы n

Подставляем полученную функцию в уравнение для работы и интегрируем

Можно получить и другие формулы для расчета работы.

Применяя уравнение состояния идеального газа , получаем

Располагаемая работа

Располагаемая работа:

Количество теплоты

Теплота является формой обмена энергией между системой и ОС. При этом обмен энергией происходит на микроуровне.

Q = T

= = T, – удельное количество теплоты.

 

Изменение внутренней энергии

Внутренняя энергия ТДС зависит от температуры рабочего тела. В ТДС абсолютное значение внутренней энергии не определяют. Имеет смысл только ее изменение в термодинамическом процессе. Для идеального газа:

∆u₁₂ = ;

Изменение энтальпии

Одной из энергетических характеристик ТДС является тепловая функция или энтальпия.

Если термомеханическую систему рассматривать как состоящую из макротела (газа) и поршня с грузом P = , уравновешивающего давление газа внутри сосуда, то такая система называется расширенной. Энтальпия или энергия такой системы E равна внутренней энергии газа U плюс потенциальная энергия поршня с грузом

I = E = U +

Энтальпия в данном состоянии представляет собой сумму внутренней энергии тела и работы, которую необходимо затратить, чтобы тело объемом V ввести в окружающую среду, имеющую давление p и находящуюся c телом в равновесном состоянии. Энтальпия системы I аналогично внутренней энергии имеет вполне определенное значение для каждого состояния, т.е. является функцией состояния. В процессе изменения состояния

I закон термодинамики

Для политропного процесса уравнение I закона термодинамики можно записать в виде:

= + уравнение Майера.

При p=const n=0