Изопроцессы в газах
Газовые законы как количественные зависимости между двумя параметрами газа при фиксированном значении третьего параметра. Процессы, протекающие при неизменном значении одного из параметров, их типы и описание: изотермический, изобарный и изохорный.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 07.12.2014 |
| Размер файла | 15,9 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/
Реферат
Изопроцессы в газах
Вступление
С помощью уравнения состояния идеального газа можно исследовать процессы, в которых масса газа и один из трех параметров - давление, объем или температура - остаются неизменными. Количественные зависимости между двумя параметрами газа при фиксированном значении третьего параметра называют газовыми законами.
Процессы, протекающие при неизменном значении одного из параметров, называют изопроцессами (от греч. «изос» - равный). Правда, в действительности ни один процесс не может протекать при строго фиксированном значении какого-либо параметра. Всегда имеются те или иные воздействия, нарушающие постоянство температуры, давления или объема. Лишь в лабораторных условиях удается поддерживать постоянство того или иного параметра с хорошей точностью, но в действующих технических устройствах и в природе это практически неосуществимо. Изопроцесс - это идеализированная модель реального процесса, которая только приближенно отражает действительность.
1. Изотермический процесс
Процесс изменения состояния термодинамической системы макроскопических тел при постоянной температуре называют изотермическим. Для поддержания температуры газа постоянной необходимо, чтобы он мог обмениваться теплотой с большой системой - термостатом. Иначе при сжатии или расширении температура газа будет меняться. Термостатом может служить атмосферный воздух, если температура его заметно не меняется на протяжении всего процесса.
Согласно уравнению состояния идеального газа () в любом состоянии с неизменной температурой произведение давления газа на его объём остаётся постоянным: pV=const при T=const.
Для газа данной массы произведение давления газа на его объём постоянно, если температура газа не меняется.
Этот закон экспериментально был открыт английским учёным Р. Бойлером (1627-1691) и несколько позже французским учёным Э Мариоттом (1620-1684). Поэтому он носит название закона Бойля - Мариотта.
Закон Бойля - Мариотта справедлив для любых газов, а так же и их смесей, например для воздуха. Лишь при давлениях, в несколько сотен раз больше атмосферного, отклонение от этого закона становится существенным.
Зависимость давления газа от объёма при постоянной температуре графически изображается кривой, которая называется изотермой. Изотерма газа изображает обратно пропорциональную зависимость между давлением и объёмом. Кривую такого рода в математике называют гиперболой.
Разным постоянным температурам соответствуют различные изотермы. При повышении температуры давление согласно уравнению состояния увеличивается, если V=const. Поэтому изотерма соответствующая более высокой температуре Т2, лежит выше изотермы, соответствующей более низкой температуре Т1.
Изотермическим процессом приближенно можно считать процесс медленного сжатия воздуха при расширении газа под поршнем насоса при откачке его из сосуда. Правда, температура газа при этом меняется, но в первом приближении этим изменением можно пренебречь.
2. Изобарный процесс
Процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянном давлении называют изобарным (от греч. «барос» - вес, тяжесть).
Согласно уравнению в любом состоянии газа с неизменным давлением отношение объёма газа к его температуре остаётся постоянным: =const при p=const.
Для газа данной массы отношение объёма к температуре постоянно, если давление газа не меняется.
Этот закон был установлен экспериментально в 1802 году французским учёным Ж. Гей-Люссаком (1778-1850) и носит название закона Гей-Люссака. Согласно уравнению объём газа линейно зависит от температуры при постоянном давлении: V=const T.
Эта зависимость графически изображается прямой, которая называется изобарой.
Различным давлениям соответствуют разные изобары. С ростом давления объём газа при постоянной температуре согласно закону Бойля-Мариотта уменьшается. Поэтому изобара, соответствующая более высокому давлению p2, лежит ниже изобары, соответствующей более низкому давлению p1.
В области низких температур все изобары идеального газа сходятся в точке T=0. Но это не означает, что объём реального газа действительно обращается в нуль. Все газы при сильном охлаждении превращаются в жидкость, а к жидкостям уравнения состояния неприменимо.
Изобарным можно считать расширение газа при нагревании его в цилиндре с подвижным поршнем. Постоянство давления в цилиндре обеспечивается атмосферным давлением на внешнюю поверхность поршня.
газ изотермический изохорный изобарный
3. Изохорный процесс
Процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянном объёме называют изохорным (от греч. «хорема» - вместимость).
Из уравнения состояния вытекает, что в любом состоянии газа с неизменным объёмом отношение давления газа к его температуре остаётся неизменным: =const при V=const.
Для газа данной массы отношение давления к температуре постоянно, если объём не меняется.
Этот газовый закон был установлен в 1787 году французским физиком Ж. Шарлем (1746-1823) и носит название закона Шарля. Согласно уравнению =const при V=const давления газа линейно зависит от температуры при постоянном объёме: p=const T.
Эта зависимость изображается прямой, называемой изохорой.
Разным объёмам соответствуют разные изохоры. С ростом объёма газа при постоянной температуре давление его согласно закону Бойля-Мариотта падает. Поэтому изохора, соответствующая большему объёму V2, лежит ниже изохоры, соответствующей меньшему объёму V1.
В соответствии с уравнением все изохоры начинаются в точке T=0. Значит, давление идеального газа при абсолютном нуле равно нулю.
Увеличение давления газа в любой ёмкости или в электрической лампочке при нагревании является изохорным процессом. Изохорный процесс используется в газовых термостатах постоянного объёма.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Изопроцессы как термодинамические процессы, в которых количество вещества и параметры состояния неизменны. Характеристика, графическое представление, формулы и физические законы, описывающие изобарный, изохорный, изотермический и адиабатический процессы.
презентация [209,3 K], добавлен 18.05.2011Уравнение 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 18.05.2011Первый 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 14.12.2013Изохорный, изобарный, изотермический и адиабатный процессы. Частные случаи политропного процесса. Чем выгодна совместная выработка электроэнергии и теплоты. Коэффициент теплоотдачи, его физический смысл и размерность. Изменение внутренней энергии.
контрольная работа [709,8 K], добавлен 04.12.2013Работа энергетических установок. Термодинамический анализ циклов энергетических установок. Изохорный, изобарный, изотермический, адиабатный и политропный процессы. Проведение термодинамического исследования идеального цикла теплового двигателя.
методичка [1,0 M], добавлен 24.11.2010Предмет технической термодинамики. Свойства термодинамической системы. Основные термодинамические процессы: изохорный, изотермический, изобарный и адиабатный. Использование таблиц и диаграмм для термодинамических расчетов. Цикл Ренкина на перегретом паре.
реферат [231,1 K], добавлен 01.02.2012Определение параметров цикла со смешанным подводом теплоты в характерных точках. Политропное сжатие, изохорный подвод тепла, изобарный подвод тепла, политропное расширение, изохорный отвод тепла. Количество подведённого и отведённого тепла, КПД.
контрольная работа [83,3 K], добавлен 22.04.2015Участок газопровода между двумя компрессорными станциями, по которому подается природный газ (термодинамическая система). Принципиальная схема газопровода. Термодинамическая модель процесса течения. Изотермический процесс течения газа в трубопроводе.
контрольная работа [3,5 M], добавлен 14.06.2010Взаимоотношение 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 04.04.2014Исследование изобарных, изохорных, изотермических и адиабатных процессов. Определение показателя политропы для заданного газа, изменения энтропии, начальных и конечных параметров рабочего тела. Изучение цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания.
контрольная работа [347,5 K], добавлен 12.02.2012Закон 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 25.07.2015Газовый цикл и его четыре процесса, определяемые по показателю политропы. Параметры для основных точек цикла, расчет промежуточных точек. Расчет постоянной теплоемкости газа. Процесс политропный, изохорный, адиабатный, изохорный. Молярная масса газа.
контрольная работа [170,3 K], добавлен 13.09.2010Сущность физического закона Жака Шарля (при постоянном объёме давление идеального газа прямо пропорционально его абсолютной температуре). Изохорный процесс в идеальном газе и в твердом теле. Изохора данного процесса в прямоугольной системе координат.
презентация [600,2 K], добавлен 28.01.2016Порядок и закономерности движения зарядов в газе, связанные с ним физические законы. Ионизация газа электронами путем отрыва одного электрона. Зависимости коэффициента ионизации газа электронами от напряженности электрического поля и давления неона.
реферат [142,5 K], добавлен 14.11.2011Описание 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 21.03.2014Уравнение состояния для моля идеального газа, уравнение Майера. Графическое изображение изобарного процесса. Понятие про сложный теплообмен. Процесс теплопередачи через однородную плоскую стенку. Коэффициентом теплопередачи, термическое сопротивление.
контрольная работа [34,0 K], добавлен 12.01.2012Реологические свойства жидкостей в микро- и макрообъемах. Законы гидродинамики. Стационарное движение жидкости между двумя бесконечными неподвижными пластинами и движение жидкости между двумя бесконечными пластинами, двигающимися относительно друг друга.
контрольная работа [131,6 K], добавлен 31.03.2008- Термодинамические процессы. Определение работы и теплоты через термодинамические параметры состояния
Взаимосвязь между количеством теплоты, внутренней энергией и работой; методы исследования основных термодинамических процессов, установление зависимости между основными параметрами состояния рабочего тела в ходе процесса; изменения энтальпии, энтропии.
реферат [215,5 K], добавлен 23.01.2012 Изохорический процесс в газе как закон его поведения при постоянной массе и неизменном объёме. Постоянная величина массы и давления как основные признаки изобарического преобразования в газе. Условия протекания изотермического процесса в газовой среде.
лабораторная работа [954,9 K], добавлен 12.12.2012Второй закон термодинамики: если в системе нет равновесия, процессы протекают в направлении, при котором система приблизится к равновесию. Превращение работы в теплоту. Два источника теплоты – с высокой температурой и с низкой. Сжатие газа в компрессорах.
реферат [143,4 K], добавлен 25.01.2009
