Поняття "робоче тіло" та параметри, які характеризують його стан
Для роботи холодильної машини необхідно мати робоче тіло – речовину, яка здатна приймати та віддавати теплоту, змінюючи при цьому свій стан. Як робочі тіла використовують переважно рідини з низькою температурою кипіння і порівняно невисоким значенням тиску пари.
Стан речовини характеризується певними значеннями різних фізичних величин, які називаються параметрами стану. Основні параметри стану такі:
- температура Т, К
- тиск р, Па
- питомий об'єм υ, м3/кг
Температура – це параметр теплового стану, значення якого визначається середньою кінетичною енергією молекул даного тіла. Поняття температури є статистичним і стосується лише тих тіл, які складаються з великої кількості молекул.
Оскільки фізичного еталону температури не існує, температурна шкала представлена набором декількох фіксованих температур – так званих реперних точок. Реперними точками прийнято температури фазових переходів: "замерзання"-"плавлення" і "кипіння"-"конденсація".
Для оцінки величини температури широко використовується стоградусна температурна шкала Цельсія (1742 р.). Один градус даної шкали дорівнює 1/100 температурного інтервалу між температурою плавлення водяного льоду (0 оС) і температурою кипіння води (100 оС).
В зарубіжній технічній літературі зустрічаються також температурні шкали Фаренгейта (оF) та Ренкіна (оRa), які пов'язані між собою та шкалою Цельсія так:
В середині XIX ст. У. Томсон (Кельвін) обґрунтував існування абсолютної термодинамічної шкали температури. За одиницю було прийнято К (Кельвін). Згідно даної шкали, 1 К = 1 оС, проте точки відліку шкал відрізняються:
Тиск рідини або газу – це сила F, яка діє на одиницю поверхні тіла S у напрямку, перпендикулярному цій поверхні:
де р – тиск, Па; F – сила, Н; S – площа поверхні, м2.
В системі СІ тиск вимірюється в паскалях (1Па = 1Н/м2). На практиці використовується мегапаскаль (1МПа = 106 Па) та позасистемні одиниці – технічна атмосфера (ат), бар, кг/см2.
Залежно від початкового тиску розрізняють декілька систем відліку.
Тиск, який вимірюють від абсолютного вакууму, називають абсолютним ра.
Тиск, представлений як різниця між абсолютним (ра) і барометричним (рб), називається надлишковим рн
Тиск, нижчий барометричного називається вакууметричним рв.
Питомий об'єм – це об'єм речовини, віднесений до її маси. Питомий об'єм вимірюється в м3/кг.
Параметри стану пов'язані між собою залежністю:
f (р, υ, T) = 0
З даного рівняння випливає:
- можливо визначити фізичний стан тіла, якщо відомі величини, які характеризують його стан;
- якщо для даного тіла відомі два параметри стану, то можна розрахувати і третій.
Якщо робоче тіло змінює свій стан і його параметри набувають інших значень, то змінюється і величина внутрішньої енергії. Таким чином, внутрішня енергія також є параметром стану.
Процес зміни стану робочого тіла називається термодинамічним процесом.
Процеси бувають рівноважні та нерівноважні. Після протікання рівноважного процесу в одному напрямку, його можна провести в протилежний і повернути тіло в початковий стан, тому рівноважні процеси є оборотними. Після протікання нерівноважних процесів тіло не повертається в початковий стан, оскільки в реальних умовах існує значна різниця тиску і температур між зовнішнім середовищем і тілом, тому реальні нерівноважні процеси є необоротними.
Дата добавления: 2015-04-15; просмотров: 3230;