Основы гидравлики
Уравнение изохорного процесса. Связь между параметрами в изохорном процессе по закону Шарля. Закон Гей-Люссака в изобарном процессе. Изменение внутренней энергии газа. Закон Бойля – Мариотта в изотермическом процессе. Уравнение состояния Клапейрона.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 05.03.2013 |
| Размер файла | 416,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
1. Изохорный процесс
Уравнение изохорного процесса: v = const. Графически в p-v-диаграмме изохорный процесс изображается линией, параллельной оси давлений. Линии изохорного процесса в диаграмме состояния называется изохорой
Связь между параметрами в изохорном процессе подчиняется закону Шарля
И изохорном процессе вся подведенная теплота расходуется на изменение внутренней энергии тела. Для тела с произвольной массой вещества m имеем:
где cv - средняя массовая изохорная теплоемкость в интервале температур от T1, до Т2.
Теплоемкостью называется количество теплоты, которое следует подвести к единице количества вещества для нагревания его на 1 градус. Массовая теплоемкость выражается в кДж/(кг * К), объемная - в кДж/(м3 * К), мольная - в кДж/(кмоль * К).
Так как в изохорном процессе нет изменения объема, то и работа по его изменению не совершается: W1-2 = 0.
Количество теплоты, подведенное в изохорном процессе, равно изменению внутренней энергии. Для произвольной массы вещества:
2. Изобарный процесс
Уравнение изобарного процесса р= const.
Графически изобарный процесс в р-v-диаграмме изображается прямой линией, параллельной оси объемов. Линия изобарного процесса называется изобарой.
Связь между параметрами в изобарном процессе выражается законом Гей-Люссака:
Изменение внутренней энергии газа рассчитывается по формуле:
В изобарном процессе происходит изменение объема рабочего тела, следовательно, совершается работа, определяемая:
Для произвольной массы газа m формула работы примет:
где V1, V2 - объем m кг газа в начале и конце процесса, м3.
Воспользовавшись первым законом термодинамики, можем рассчитать теплоту процесса (для 1 кг газа) по формуле:
При этом в термодинамике существует связь между изохорной cv и изобарной ср теплоемкостями. Связь устанавливается уравнением Майера:
Тогда выражение для определения количества теплоты для 1 кг газа примет вид:
для произвольной массы газа:
Таким образом, в изобарном процессе теплота расходуется на совершение работы и на изменение внутренней энергии рабочего тела.
3. Изотермический процесс
Уравнение изотермического процесса: Т= const или pv = const. Графически изотермический процесс в р-v-диаграмме изображается в виде равнобокой гиперболы что вытекает из уравнения pv = const, и называется изотермой.
Связь между параметрами изотермического процесса определяется законом Бойля - Мариотта:
Так как Т1 = Т2, изменение внутренней энергии газа в изотермическом процессе равно нулю:
Совершенная 1 кг газа работа в изотермическом процессе, c учетом того что RT = const, определяется следующим образом:
Пользуясь законом Бойля - Мариотта, получим:
Для произвольной массы рабочего тела уравнение работы примет вид:
Графически в p-v диаграмме работа в процессе 1-2 определяется площадью под изотермой.
Теплота, участвующая в изотермическом процессе, определится соотношением:
Это означает что вся подведенная в изотермическом процессе теплота расходуется на совершение работы.
4. Адиабатный процесс
Уравнение адиабатного процесса имеет вид:
где k =cp/cv - показатель адиабаты для идеального газа.
Графически адиабатный процесс на p-v-диаграмме изображается неравнобокой гиперболой, называемой адиабатой. Адиабата круче изотермы, так как к > 1.
Связь между параметрами процесса определяется, используя уравнение адиабаты и уравнение состояния газа pv = RT:
Изменение внутренней энергии для т кг вещества определяется по формуле:
Работа в адиабатном процессе, совершенная 1 кг газа, может быть определена из уравнения первого закона термодинамики:
Так как в адиабатном процессе q=0, то:
то есть работа расширения в адиабатном процессе совершается за счет уменьшения внутренней энергии газа.
Адиабатный процесс протекает без подвода теплоты, следовательно Q=0.
5. Политропный процесс
Уравнение политропного процесса имеет вид
где n - показатель политропы, который изменяется для разных процессов от 0 до + бесконечности.
Рассмотренные ранее процессы являются частными случаями иолитроппых процессов:
если n = к, то pvk = const - адиабатный процесс;
если n = 1, то pv = const - изотермический процесс;
если n = 0, то pv0 = p = const - изобарный процесс;
если n ±?, то представив pvn = const как рn v = const, имеем v=const - изохорный процесс.
Показатель изотропы n можно определить, если известны два состояния политропном процесс
Графическое изображение политропного процесса в р-v-диа-грамме имеет вид кривой, которая называется политропой.
Соотношение параметров данного процесса можно получить, заменив в уравнениях адиабатного процесса показатель степени k на показатель n:
Изменение внутренней энергии в политропном процессе для произвольной массы вещества определяется по формуле
Работа изменения объема в политропном процессе для
1 кг рабочего тела равна
или, учитывая уравнение состояния Клапейрона,
Для произвольной массы газа
Количество теплоты в политропном процессе для m кг вещества определяется выражением, полученным в соответствии с первым законом термодинамики
изохорный шарль изобарный клапейрон
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Закон сохранения энергии и первое начало термодинамики. Внешняя работа систем, в которых существенную роль играют тепловые процессы. Внутренняя энергия и теплоемкость идеального газа. Законы Бойля-Мариотта, Шарля и Гей-Люссака, уравнение Пуассона.
презентация [0 b], добавлен 25.07.2015Определение и модель идеального газа. Микроскопические и макроскопические параметры газа и формулы для их расчета. Уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева-Клайперона). Законы Бойля Мариотта, Гей-Люссака и Шарля для постоянных величин.
презентация [1008,0 K], добавлен 19.12.2013Уравнение состояния идеального газа, закон Бойля-Мариотта. Изотерма - график уравнения изотермического процесса. Изохорный процесс и его графики. Отношение объема газа к его температуре при постоянном давлении. Уравнение и графики изобарного процесса.
презентация [227,0 K], добавлен 18.05.2011Уравнение Менделеева-Клайперона, газовая постоянная. Отношение абсолютных давлений и температур. Нахождение количества теплоты произвольной массы газа в изобарном процессе. Состояние идеального газа. Работа в изотермическом и адиабатном процессах.
задача [333,3 K], добавлен 16.06.2012Первый закон термодинамики. Обратимые и необратимые процессы. Термодинамический метод их исследования. Изменение внутренней энергии и энтальпии газа. Графическое изображение изотермического процесса. Связь между параметрами газа, его теплоемкость.
лекция [438,5 K], добавлен 14.12.2013Характеристика законов Бойля-Мариотта, Бойля-Мариотта, Авогадро. Парциальное давление как давление, которое оказывал бы каждый газ смеси, если бы он один занимал объем, равный объему смеси. Знакомство с положениями молекулярно-кинетической теории газа.
презентация [625,5 K], добавлен 06.12.2016Газообразное состояние вещества. Молекулярно-кинетическая теория. Идеальный газ. Квантовая статистика при низких температурах. Уравнение Менделеева-Клайперона, Бойля-Мариотта, Гей-Люссака. Каноническое распределение Гиббса, Максвелла и Больцмана.
презентация [353,7 K], добавлен 22.10.2013Равномерное и равноускоренное прямолинейное движение. Законы динамики, проявление закона сохранения импульса в природе и использование его в технике. Закон всемирного тяготения. Превращение энергии при механических колебаниях. Закон Бойля–Мариотта.
шпаргалка [243,2 K], добавлен 14.05.2011Ізотермічний процес. Закони ідеальних газів: закон Бойля-Маріотта, закон Гей-Люссака, закон Шарля. Визначення атмосферного тиску за допомогою ізотермічного процесу розширення чи стиснення повітря. Дослід Торрічеллі. Точність вимірювання тиску.
лабораторная работа [129,0 K], добавлен 20.09.2008Уравнение Менделеева–Клапейрона - самое простое, надежное и известное уравнение состояния идеального газа. Межмолекулярное взаимодействие в реальных газах, приводящее к конденсации (образование жидкости). Среднее значение его потенциальной энергии.
презентация [1,2 M], добавлен 13.02.2016Гидроаэромеханика. Законы механики сплошной среды. Закон сохранения импульса. Закон сохранения момента импульса. Закон сохранения энергии. Гидростатика. Равновесие жидкостей и газов. Прогнозирование характеристик течения. Уравнение неразрывности.
курсовая работа [56,6 K], добавлен 22.02.2004Закон Ома электропроводности металлов. Состояние металла, возникающее в процессе электропроводности. Уравнение энергетического баланса процесса электропроводности в металлах. Деформационная поляризация металлов под действием электрического тока.
реферат [56,3 K], добавлен 26.01.2008Определение импульса, полной и кинетической энергии электрона. Расчет плотности и молярной массы смеси. Уравнение состояния Менделеева-Клапейрона, описывающее поведение идеального газа. Коэффициент внутреннего трения воздуха (динамической вязкости).
контрольная работа [405,8 K], добавлен 22.07.2012Понятие вещества и его состояния (твердое, жидкое, газообразное, плазменное), влияние изменения температуры. Физическое состояние газа, характеризующееся величинами: температура, давление, объем. Формулировка газовых законов: Бойля-Мариотта, Гей-Люссака.
презентация [1,1 M], добавлен 09.04.2014Уравнение состояния газа Ван-дер-Ваальса, его сущность и краткая характеристика. Влияние сил молекулярного притяжения на стенки сосуда. Уравнение Ван-дер-Ваальса для произвольного числа молей газа. Изотермы реального газа и правило фаз Максвелла.
реферат [47,0 K], добавлен 13.12.2011Взаимоотношение объема и давления, оценка влияния изменения объема на значение давления. Уравнение давления при постоянном значении массы газа. Соотношение массы и температуры по уравнению Менделеева-Клапейрона. Скорость при постоянной массе газа.
контрольная работа [544,5 K], добавлен 04.04.2014Определения молекулярной физики и термодинамики. Понятие давления, основное уравнение молекулярно-кинетической теории. Температура и средняя кинетическая энергия теплового движения молекул. Уравнение состояния идеального газа (Менделеева - Клапейрона).
презентация [972,4 K], добавлен 06.12.2013Вывод первого начала термодинамики через энергию. Уравнение состояния идеального газа, уравнение Менделеева-Клапейрона. Определение термодинамического потенциала. Свободная энергия Гельмгольца. Термодинамика сплошных сред. Тепловые свойства среды.
практическая работа [248,7 K], добавлен 30.05.2013Определение скорости тела согласно второму закону Ньютона. Расчет углового ускорения колеса, момента сил торможения. Оценка количества теплоты, выделившегося при ударе шарика. Поведение газа при изохорном и изобарном нагревании. Расчет напряженности поля.
контрольная работа [279,1 K], добавлен 16.02.2016Основное уравнение гидростатики, его формирование и анализ. Давление жидкости на криволинейные поверхности. Закон Архимеда. Режимы движения жидкости и гидравлические сопротивления. Расчет длинных трубопроводов и порядок определения силы удара в трубах.
контрольная работа [137,3 K], добавлен 17.11.2014
