Параметри стану робочого тіла

1. Основні параметри стану робочого тіла.

Сюди відносять тиск, об’єм (питомий), температуру.

1.1. Об’єм. Питомий об’єм.

V[м³]—обєм.

Ư[м³/кг]—питомий об’єм.

Ư=1/ρ; ρ—густина.

1.2. Тиск.

Р[Па]—тиск. Розрізняють абсолютний (повний) тиск, надлишковий (манометричний) тиск, атмосферний (барометричний) тиск, вакуум.

Тиск—це сила в 1Н, що діє на площу 1м² [Па]=[Н/м²]

Існує наступні співвідношення між тисками:

Р_абс.=Р_над.+Р_атмосф; Р_пов.=Р_маном.+Р_баром.; Р_абс.=Р_{атмосф.}-Р_вак.; Р_пов.=Р_{баром.­}-Р_вак.

Існує наступне співвідношення між одиницями вимірювання тисків:

1тех.атм.=1кг/см²=9,8·10⁴Па=10м.вод.ст.=735мм.рт.ст. 0,1МПа 1Бар.

1Бар=750мм.рт.ст.

1фіз.атмосф.=760мм.рт.ст.

1.3. Температура.

Т[К]; t[ºC].

Температура—степінь нагріву тіла. Визначають за шкалами Кельвіна та Цельсія. Температура тіла змінюється пропорційно кінетичній енергії руху його молекул. Т(f)=(mƯ²)/2, де m—маса молекули, кг; Ư—швидкість руху молекул, м/с.

Спільне між шкалами Кельвіна і Цельсія—ціна поділок шкал, або різниця температур, або темп падіння чи зростання температури. За початок відліку по шкалі Цельсія прийнята температура, що відповідає потрійному стану води при нормальному атмосферному тиску. Потрійний стан—суміш води, льоду, водяної пари. За початок відліку по шкалі Кельвіна прийнята температура абсолютного нуля, за якої припиняється тепловий рух молекул, тіло перестає існувати, розпадається. Усі температури за шкалою Кельвіна додатні. Вірне наступне співвідношення між температурами: Т=t+273,15.

2. Теплоємність.

Теплоємність—теплофізичний параметр стану робочого тіла, що вказує на те, яку кількість теплоти (Дж) необхідно підвести до тіла, щоб його температура зросла на 1К або ⁰С [Дж/К]

Залежно від одиниці вимірювань робочого тіла розрізняють наступні теплоємності:

масову (питому) с= [Дж/(К·кг)];

об’ємну с΄= [Дж/( К·м³)];

мольну с_μ= [Дж/ (К·кмоль)].

Залежно від характеру термодинамічного процесу розрізняють ізобарну теплоємність (коли робоче тіло змінює свої параметри при сталому тиску) С_р [Дж/(К·кг)], а також ізохорну теплоємність (зміна параметрів при сталому об’ємі) C_v [Дж/( К·кг)].

Для одного і того ж тіла за однакових параметрів стану С_р>С_v.

С_р і С_v зв’язані між собою наступними двома рівняннями:

1) рівняння Майера:

С_р-С­_v R

де R—газова стала конкретного газу [Дж/(кг·К)], береться з таблиць або підраховується для даного газу за наступною формулою (наприклад, для О₂, =32, R_O2=8314:32=259,8125 [Дж/(кг·К)]. Знак „=”—для ідеальних газів, знак „>”—для реальних;

2) рівняння показника адіабати:

.

де k—показник адіабати (для одноатомних К=1,67; двохатомних і повітря—К=1,4; трьох- і багатоатомних К=1,33).

Теплоємність для кожного тіла залежить від температури. Залежність, у загальному вигляді, є поліноміальною, а для теплотехнічних розрахунків обмежується температурою в третій степені.

Розрізняють середню теплоємність даного тіла в термодинамічному процесі.

Розрізняють миттєву теплоємність