Термодинамічний аналіз процесів зміни стану робочого тіла

Розрізняють п’ять термодинамічних процесів зміни стану робочого тіла—ізохорний, ізобарний, ізотермічний, адіабатний, політропний. Ці процеси утворюють термодинамічні цикли, за якими працюють усі теплові машини, компресори, термотрансформатори.

Методика дослідження термодинамічних процесів зміни стану робочого тіла (ідеального газу)

1. Формулюється визначення термодинамічного процесу.
2. Записується умова перебігу процесу.
3. Формулюється рівняння термодинамічного процесу.
4. В PV i TS-координатах графічно зображається процес.
5. Підраховується зміна внутрішньої енергії робочого тіла в процесі по наступній загальній формулі:

1. Підраховується зовнішня корисна робота, виконана двигуном за цикл, і робота, підведена ззовні, за допомогою наступних рівнянь:

.

1. Підраховується зміна ентальпії робочого тіла за наступною формулою:

1. Підраховується кількість підведеної теплоти до робочого тіла або відведеної в даному процесі:

де питома теплоємність робочого тіла в даному процесі, Дж/(кг·К).

1. Формується аналітичний вираз першого закону термодинаміки для даного

процесу:

1. Визначається розподіл між теплотою, внутрішньою енергією і роботою в даному термодинамічному процесі

Термодинамічний аналіз ізохорного, ізобарного, ізотермічного, адіабатного і політропного процесів. Другий закон термодинаміки. Основні визначення і аналітичний вираз другого закону термодинаміки. Прямий і обернений цикли Карно.

Ізохорний термодинамічний процес (при сталому об’ємі)

1. Зміна стану робочого тіла без зміни його об’єму—ізохорний процес.
2. Умова перебігу процесу:
3. Рівняння процесу:
4. Графічне зображення процесу в PV i TS-координатах.
5. 
   Зміна внутрішньої енергії робочого тіла в ізохорному процесі підраховується за формулою:

1. Зовнішня корисна робота, яка виконувалась би робочим тілом в ізохорному

процесі рівна нулю:

а робота, підведена ззовні, підраховується з рівняння:

1. Зміна ентальпії в цьому процесі не підраховується.
2. Кількість підведеної або відведеної теплоти в цьому процесі йде лише на зміну внутрішньої енергії робочого тіла і підраховується:

1. Аналітичний вираз першого закону термодинаміки для даного процесу

матиме наступний вигляд:

1. Вся теплота, що підводиться до системи в цьому процесі, витрачається

лише на зміну внутрішньої енергії робочого тіла:

Аналіз ізобарного термодинамічного процесу

1. Процес зміни стану робочого тіла без зміни його тиску називають ізобарним термодинамічним процесом.
2. Умови перебігу процесу
3. Рівняння процесу

1. Ізобарний процес в PV i TS-координатах
2. Зміна внутрішньої енергії підраховується за загальною формулою:

1. Зовнішня корисна робота підраховується за загальною формулою, а робота, що підводиться ззовні на привід, дорівнює нулю:

1. Зміну ентальпії підраховують за загальною формулою:

1. Кількість підведеної або відведеної теплоти в цьому процесі рівна зміні

ентальпії:

1. Аналітичний вираз першого закону термодинаміки матиме вигляд:

1. Доля теплоти, що йде на зміну внутрішньої енергії:

де показник адіабати,