ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

Функции состояния

Состояние заданного количества идеального газа полностью оп - тяется любыми двумя из трех переменных: давлением, объемом, темпера - ій. Третья переменная может быть вычислена, если заданы две другие пере - ■гнные (при условии, что известно количество газа, выраженное в киломолях), уравнения состояния идеального газа.

Если газ переходит из одного состояния в другое, то можно вычислить из - ение его внутренней энергии. Для того чтобы это сделать, достаточно знать К'ство газа, его удельную теплоемкость при постоянном объеме, а также іьную и конечную температуры. При этом неважно, как менялась темпе­ра в процессе перехода газа из одного состояния в другое.

С другой стороны, для того чтобы вычислить работу, совершенную при Пе­ле из одного состояния в другое, важно точно знать, по какому пути был ршен рассматриваемый переход. Знания только начального и конечного • эяний в этом случае недостаточно. В эксперименте, описанном выше,

,

а, совершенная при переходе в конечное состояние, зависела от того, ,'М образом протекал процесс. Никто не может сказать, какую работу надо шить для того, чтобы перейти из одного состояния в другое, опираясь ‘ ко на знание этих состояний. Если Вы увидели кого-то на вершине горы, Ьы не можете знать, каких усилий стоило это восхождение. Можно выбрать «>ю. вымощенную дорогу, а можно пойти длинным усеянным камнями Другими словами, работа не является функцией состояния газа.

2.12. ЭНТАЛЬПИЯ

До сих пор мы имели дело только с замкнутыми системами, в которых рассматривалась некая фиксированная масса газа. Многие устройства, например, такие как турбина, являются открытыми системами, через которые проходит поток газа. Вместо того, чтобы фиксировать свое внимание на задан­ной массе газа, мы должны рассматривать заданный объем, через который про­ходит поток газа, претерпевающий некоторые термодинамические изменения. Для того чтобы вычислить изменение энергии, происходящее в такой открытой системе, мы должны вычислить энергию, приносимую в нее потоком, и энер­гию, уносимую из нее.

Для того чтобы создать поток в открытой системе, изображенной на рис. 2.3, представим себе некий (воображаемый) поршень, создающий давление р и про­талкивающий объем газа V через наше устройство. Поршень создает силу рА и, толкая газ, перемещается на расстояние L, совершая при этом работу pAL = pV. Энергия, вводимая в устройство, равна рвх Vm. На выходе из устройства газ уно­сит энергию, равную РВЫХУВЫХ. Тогда энергия, накопленная в устройстве, равна Рвх Кх ~ Рвых Кык - Если при этом газ изменил свою внутреннюю энергию, то пол­ная работа, совершенная устройством, выражается как

W = A(pV) + AU = A(pV+ U)= АН. (62)

Предполагается, что устройство является адиабатическим (т. е. нет теплооб­мена с внешней средой через стенки устройства).

Функции состояния

Рис. 2.3. Открытая система, в которой поток газа совершает работу

Сумма pV + Uчасто используется в термодинамике, и определяемая с ее по­мощью величина называется энтальпией

Н = U + pV. (63)

Величины И, U и pV, будучи энергетическими характеристиками, являются относительными, т. е. они могут быть отсчитаны от некоего произвольного уров­ня. Их абсолютные значения не столь важны. Наибольший интерес представляет изменение этих величин:

АН = AU = A(pV) = AU + pAV + VAp. (64)

При постоянном давлении АН есть просто AU + рАУм, следовательно, равно теплу Д Q, которое вводится в систему,

АН = AU + pAV = AQ. (65)

По этой причине энтальпию иногда называют теплосодержанием. Эта вели­чина, как правило, используется в химии, потому что зачастую реакции проте­кают в открытых сосудах, т. е. при постоянном давлении.

Из уравнения (12) следует (в расчете на 1 кмоль)

т

AU=]cvdT (66)

То

Используя уравнение состояния для идеального газа (также на 1 кмоль) и шнение (64) получаем

т т т т

АН = AU + A{pV) = AU + A(RT)= j cvdT + Rj dT = j (cv ^ R)dT = j cpdT.

To? o Г0 T„

(67)

Сопоставьте уравнения (66) и (67).

ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

РАБОТА

Выше мы говорили о том, что газ, находящийся в цилиндриче­ском сосуде с поршнем, может совершать работу. Какова эта работа? Сила, действующая на поршень со стороны газа, равна рА, где А …

ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ

Подведем некоторое количество Q теплоты к газу, находящему- ■ : цилиндре с адиабатическими стенками и поршнем внутри, который может ■сремещаться без трения. Наличие адиабатических стенок означает, что тепло - р …

УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОЕМКОСТЬ ПРИ ПОСТОЯННОМ ОБЪЕМЕ

При изменении температуры некоторого фиксированного коли­чества газа будет меняться его внутренняя энергия. Если при этом объем газа остается постоянным (например, газ помещен в сосуд с жесткими стенками), то изменение его …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.