Основные понятия и сведения из термодинамики идеального газа
Термодинамические параметры идеального газа. Понятие калорически совершенного газа. Изоэнтропические процессы в потоке газа. Параметры состояния идеального газа. Математическое выражение изоэнтропичности процесса. Зависимость давления от плотности.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 22.10.2013 |
| Размер файла | 22,0 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/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Основные понятия и сведения из термодинамики идеального газа
Идеальным называется гипотетический газ, в котором отсутствуют силы межмолекулярного взаимодействия. С достаточной точностью газы можно считать идеальными, когда рассматриваются их состояния, далекие от областей фазовых превращений. Заметные отклонения свойств реальных газов от свойств идеального газа наблюдается при низких температурах и высоких давлениях, т.е. вблизи точки конденсации, а также при высоких температурах, когда происходит диссоциация молекул.
Термодинамические параметры идеального газа связаны между собой термическим уравнением состояния Клапейрона-Менделеева, которое запишем в двух формах
а) или б)
где - удельный объем, - удельная газовая постоянная рассматриваемого газа, - универсальная газовая постоянная, ?-молярная масса данного газа (например, для воздуха ?29 кг/кмоль, ).
Введем также понятие калорически совершенного газа, как модели газа, для которого внутренняя энергия является линейной функцией от абсолютной температуры. Модель калорически совершенного газа применима при относительно небольших температурах, а также когда температура меняется в сравнительно небольших пределах.
Таким образом, для удельной внутренней энергии и удельной энтальпии калорически совершенного идеального газа можно записать соответственно (здесь мы опускаем несущественную для дальнейшего аддитивную постоянную)
U = cvT, h = U + p/? = cpT
где cv = const, и cp = const - удельные теплоемкости при постоянном объеме ~ cv (изохорическая теплоемкость) и при постоянном давлении ~ cp (изобарическая теплоемкость). Эти теплоемкости связаны между собой формулой Майера
cp - cv = R
Введем важный для дальнейшего безразмерный параметр
k = cp / cv
значения которого для всех газов находятся в пределах 1<k<2. Из системы уравнений (10.3) и (10.4) найдем
,
Изоэнтропическими процессами в потоке газа называются адиабатические обратимые процессы, т.е. такие изменения состояния газа которые протекают: а) без тепло - и энергообмена между газом и окружающей средой и б) без необратимых потерь механической энергии в потоке газа, сопровождающихся выделением тепла внутри него, т.е. без диссипации механической энергии. В терминах, принятых при выводе уравнения энергии (см п.7), это может быть выражено так: а) qнар = 0 и aтех = 0 - т.е. рассматриваются теплоизолированные и/или быстропротекающие процессы (по сравнению с медленным процессом теплообмена) и б) qвн = 0 - т.е. диссипация в потоке отсутствует (в этой связи следует отметить типичные источники диссипации в потоках жидкости и газа: 1) вязкость - в пограничных слоях, струях и т.п., 2) местные потери механической энергии на резких неоднородностях в потоке и 3) ударные волны или скачки уплотнения в сверхзвуковых потоках газа).
Параметры состояния идеального газа при изоэнтропическом процессе попарно связаны между собой уравнением изоэнтропы (или адиабаты Пуассона), которое можно получить следующим образом. Из первого начала термодинамики для элементарного количества тепла, подведенного к единице массы газа, можно записать
dq = dU + pdv
При изоэнтропическом процессе q = qнар + qвн = 0, т.е. и dq = 0. С другой стороны, согласно (10.2), dU = cvdT. Таким образом, из (10.6) будем иметь
cvdT + pdv = 0
С целью исключения отсюда dT запишем вытекающее из (1,а) равенство , подставляя которое в (10.7), при учете (10.5) получим уравнение
vdp + kpdv = 0
Разделяя здесь переменные p и v , запишем
Интегрирование этого дифференциального уравнения дает lnp+ klnv = const, т.е. pv k = const =p0v0k или
термодинамический идеальный газ изоэнтропический
где индексом 0 отмечены параметры в некотором фиксированном термодинамическом состоянии газа.
Таким образом, изоэнтропические процессы являются баротропными со степенной зависимостью давления от плотности с показателем степени k = cp / cv , который в связи с этим называется показателем изоэнтропы (или адиабаты Пуассона).
Исключая из уравнения (10.1, б) давление p посредством (10.8), найдем
Подставляя (10. 8?) в (10.8), получим еще одно соотношение
Уравнения (10.8), (10.8?) и (10.8?) для идеального газа являются равносильными и одинаково служат математическим выражением изоэнтропичности процесса.
Размещено на Allbest.ur
...Подобные документы
Определение 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 19.12.2013Работа идеального газа. Определение внутренней энергии системы тел. Работа газа при изопроцессах. Первое начало термодинамики. Зависимость внутренней энергии газа от температуры и объема. Основные способы ее изменения. Сущность адиабатического процесса.
презентация [1,2 M], добавлен 23.10.2013Закон 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 25.07.2015Молекулы идеального газа и скорости их движения. Упрyгoe стoлкнoвeниe мoлeкyлы сo стeнкoй. Опрeдeлeниe числа стoлкнoвeний мoлeкyл с плoщадкoй. Распрeдeлeниe мoлeкyл пo скoрoстям. Вывод формул для давления и энергии. Формула энергии идеального газа.
курсовая работа [48,6 K], добавлен 15.06.2009Описание реальных газов в модели идеального газа. Особенности расположения молекул в газах. Описание идеального газа уравнением Клапейрона-Менделеева. Анализ уравнения Ван-дер-Ваальса. Строение твердых тел. Фазовые превращения. Диаграмма состояния.
реферат [1,1 M], добавлен 21.03.2014Гидростатическое давление в сосуде. Определение траектории движения тела и направления ускорения. Зависимость давления идеального газа от температуры. Зависимость проекции скорости материальной точки от времени. Изобарное охлаждение постоянной массы газа.
задача [250,4 K], добавлен 04.10.2011Функции классического идеального газа. Распределение атомов идеального газа в пространстве квантовых состояний. Распределения Ферми и Бозе. Сверхплотный ферми-газ и гравитационное равновесие звезд. Связь квантовых и классических распределений Гиббса.
контрольная работа [729,7 K], добавлен 06.02.2016Взаимосвязь внутренней энергии и теплоты газа. Первое начало термодинамики. Общее понятие о теплоемкости тела. Энтропия как мера необратимого рассеяния энергии или беспорядка. Адиабатический процесс: уравнение, примеры. Политропные и циклические процессы.
презентация [889,7 K], добавлен 29.09.2013Уравнение 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 14.12.2013Уравнение 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 18.05.2011Рост потребления газа в городах. Определение низшей теплоты сгорания и плотности газа, численности населения. Расчет годового потребления газа. Потребление газа коммунальными и общественными предприятиями. Размещение газорегуляторных пунктов и установок.
курсовая работа [878,9 K], добавлен 28.12.2011Равновесное состояние идеального газа. Краткая характеристика главных особенностей распределения Максвелла. Барометрическая формула, распределение Больцмана. Микро- и нанозагрязнения. Понятие о термодинамическом равновесии. Внутренняя энергия системы.
презентация [106,8 K], добавлен 29.09.2013Степень нагретости тела. Температура - мера средней кинетической энергии поступательного движения молекул идеального газа. Температура - макроскопический параметр состояния вещества. Основные термометрические параметры.
лабораторная работа [25,7 K], добавлен 16.07.2007Изучение корпускулярной концепции описания природы, сущность которой в том, что все вещества состоят из молекул - минимальных частиц вещества, сохраняющих его химические свойства. Анализ молекулярно-кинетической теории газа. Законы для идеальных газов.
контрольная работа [112,2 K], добавлен 19.10.2010Скорости газовых молекул. Понятие о распределении молекул газа по скоростям. Функция распределения Максвелла. Расчет среднеквадратичной скорости. Математическое определение вероятности. Распределение молекул идеального газа. Абсолютное значение скорости.
презентация [1,1 M], добавлен 13.02.2016Определения 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 06.12.2013Взаимоотношение 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 04.04.2014Термодинамика как область физики, исследующая процессы преобразования теплоты в работу и другие виды энергии. Характеристика ключевых особенностей схемы газового термометра. Рассмотрение основных свойств идеального газа. Сущность понятия "теплоемкость".
презентация [73,1 K], добавлен 15.04.2014Регуляторы давления газа и их типы. Принципы действия. Гидратообразование при редуцировании газа. Методы по предотвращению гидратообразования. Новые разработки для газорегулирующих систем. Регуляторы с теплогенераторами РДУ-Т, их принцип работы.
реферат [1,4 M], добавлен 27.02.2009
