рабочее тело и его площадь (7 видео)

Содержание

I. Рабочее тело и параметры его состояния. Основные законы идеального газа.
Рабочее тело и параметры его состояния
Основные параметры состояния рабочего тела
Рабочее тело и параметры его состояния
Рабочее тело и параметры его состояния
К параметрам состояния газа относятся:
🔥 Видео

Видео:Урок 28 (осн). Вычисление массы и объема тела по плотностиСкачать

I. Рабочее тело и параметры его состояния. Основные законы идеального газа.

Лекция №1

Основы термодинамики

Термодинамика – наука, изучающая превращения энергии в различных процессах, сопровождающихся тепловыми эффектами.

Методы термодинамики основаны на универсальном законе природы– законе сохранении энергии.

I. Рабочее тело и параметры его состояния. Основные законы идеального газа.

Газ

Способность газа заполнять весь объем , в который его помещают, подтверждает, что молекулы газа находятся в постоянном движении. Установлено, что движение молекул газа беспорядочно и хаотично.

Простой моделью реального газа является так называемый идеальный газ, у которого объем, занимаемый его молекулами, мал по сравнению с объемом всего рассматриваемого газа; молекулы газа рассматриваются как беспорядочно движущиеся материальные точки, распределенные равномерно во всем объеме газа. Силами сцепления между молекулами идеального газа пренебрегают. Следует помнить, что идеального газа в действительности нет; это модель , которая отражает свойства реальных газов приближенно. Тем не менее, изучение законов идеального газа помогает определять поведение реального газа в различных условиях. Чем ниже давление и выше температура, тем ближе свойства реального газа к свойствам идеального. В дальнейшем все выводы и зависимости будут относиться к идеальному газу.

Рабочее тело и его параметры

Часто тепловой процесс включает в себя теплообмен, когда есть источник тепла с температурой Т₁ – нагреватель и охладитель с температурой Т₂

Хорошо известно ,что превратить механическую работу в тепло очень просто – для этого необходимо создать поверхность трения; в частности древние люди добывали так огонь. Значительно труднее преобразовать тепло в механическую работу (энергию).

Если нагреватель и холодильник привести в непосредственное соприкосновение, то тепло от первого перейдет ко второму и при этом никакой работы совершено не будет. Произойдет простой теплообмен.

Пример. Если привести в соприкосновение два куска железа – нагретый и холодный, то от горячего куска тепло будет переходить к холодному до тех пор ,пока их температура не сравняется.

Для получения механической работы (энергии) в любом тепловом двигателе необходимо привлечь еще одно тело, которое называется рабочим телом.

Пример. В двигателе внутреннего сгорания рабочим телом является газ, образующийся в процессе сгорания рабочей смеси, в паровых турбинах – водяной пар. Нагревателем являются продукты сгорания топлива, а холодильником – атмосфера, куда выбрасывается отработавший газ или конденсатор, принимающий отработавший водяной пар.

В зависимости от рассматриваемой задачи при термодинамическом исследовании выделяется определенная группа тел, которая называется термодинамической системой.

Тела, взаимодействующие с системой и оказывающие влияние на ее свойства, называются внешней средой. Например, цилиндр, поршень, окружающий воздух и т.д.

Термодинамическим процессом называют изменение состояния термодинамической системы в результате обмена энергией (тепловой или механической) с окружающей средой.

Физические величины, характеризующие термодинамическое состояние системы, называются параметрами состояния. Важнейшими из них являются удельный объем υ, давление p и температура T.

Следует иметь в виду, что в любой термодинамической системе никогда не изменяется один параметр — обязательно изменяются минимум два их них одновременно.

Давление.В термодинамике всегда пользуются абсолютным давлением, т.е. атмосферное плюс избыточное. Свойство газа оказывать давление на стенки сосуда, в котором он находится, есть одно из его основных свойств. Именно оно позволяет использовать газ в качестве рабочего тела в процессах преобразования энергии. Жидкости или твердые тела почти не используются в качестве рабочих тел.

Температура.Величину, характеризующую степень нагретости тела, называют температурой.

Температуру газа рассматривают как меру средней кинетической энергии молекул газа. С этой точки зрения температура должна измеряться в единицах энергии, но в технике это неудобно. По этой причине температуру измеряют в градусах (коэффициентом перевода является постоянная Больцмана k, Дж/град ). В термодинамических расчетах пользуются шкалой, предложенной в 1848г. английским ученым Кельвином. Нулем шкалы Кельвина является температура, при которой прекращаются хаотические движения молекул идеального газа; эту температуру называют абсолютным нулем. Абсолютный нуль соответствует температуре -273,15 о по шкале Цельсия. Температура, отсчитывается по шкале Кельвина всегда положительно. Ее называют абсолютной температурой и обозначают T o K.

В технике очень часто пользуются шкалой Цельсия; температуру по этой шкале отсчитывают от точки замерзания воды, принимая температуру в этой точке равной нулю. Температуру по этой шкале обозначают t o C. Связь между температурой по абсолютной шкале и температурой по Цельсию определяется по формуле

T o K= 273,15+t o C

Теплоемкость

Чтобы два разных вещества с одинаковой массой нагреть до одинаковой температуры , необходимо затратить различное количество теплоты.

Например, на нагревание воды необходимо затратить тепла примерно в девять раз больше , чем на нагревание до той же температуры такой же массы железа. Таким образом, каждое вещество обладает своей теплоемкостью.

Теплоемкостью тела называют количество теплоты ,необходимое для изменения температуры тела на один градус.

Средней в интервале температур T₁ – T₂ теплоемкостью тела С_m называют количество теплоты q, необходимое для повышения температуры тела на 1 o

(14)

При уменьшении разности температур Т₂ – Т₁ средняя теплоемкость приближается к истинной.

Если к телу подведено бесконечно малое количество теплоты dq и температура тела Т повысилась на величину dT, то отношение

(15)

называется истинной теплоемкостью тела при температуре Т.

Удельная теплоемкость

Для определения теплоемкости разных веществ, для возможности сравнения их между собой введено понятие удельной теплоемкости.

Удельной теплоемкостью называют количество теплоты, необходимо для изменения температуры единицы количества вещества на один градус.

Удельная массовая теплоемкость

(16)

Первый закон термодинамики

Основные определения

Состояние системы. Неравновесное состояние системы характеризуется различными значениями ее параметров в каждой точке системы.

Равновесным считают такое состояние системы, при котором во всех ее точках параметры системы имеют одинаковые неизменные во времени значения.

Если все точки системы имеют одинаковую температуру, то считается, что система находится в состоянии термического равновесия. Если давление одинаково во всех точках системы ,то она находится в состоянии механического равновесия.

Опыт показывает , что система, выведенная из равновесия и не подвергающаяся больше внешним воздействиям, самостоятельно вернется в равновесное состояние. Из равновесного состояния в неравновесное система не может перейти без внешнего воздействия.

Если рабочее тело под воздействием внешних или внутренних факторов выведено из равновесия, то все параметры ,характеризующие его состояние, изменяются, т.е. начнется термодинамический процесс изменения состояния рабочего тела.

Термодинамический процесс может быть наглядно представлен в виде графика на pV – диаграмме :

Допустим, что в рабочем пространстве цилиндра 1 , снабженного поршнем 2 заключена масса газа m с начальными параметрами p₁ и υ₁ (точка 1). Примем, что на поршень с внешней стороны действует постоянная сила P и газ находится в состоянии равновесия.

Для осуществления процесса необходимо нарушить равновесие системы.

Процесс, переводящий тело из одного состояния в другое, из точки 1 в точку 2 , выразится некоторой кривой 1 -2 средних значений параметров. Точки1 и 2 точно характеризуют равновесное состояние газа в начале и в конце процесса. Вид кривой зависит от характера процесса . Такую кривую называют кривой термодинамического процесса.

Внутренняя энергия системы. Кинетическую энергию микроскопических тепловых движений молекул и потенциальную энергию их взаимодействия называют внутренней энергией тела.

В любом состоянии система, изолированная от внешней среды или находящаяся во взаимодействии с ней, имеет определенное количество внутренней энергии U.

Если состояние системы изменилось в результате любого термодинамического процесса, то изменение ее внутренней энергии не зависит от того, как протекал этот процесс, а зависит только от конечного и начального состояния рабочего тела. Поэтому такое изменение внутренней энергии тела в процессе определяется разностью значений энергии в начале и конце взаимодействия тела с внешней средой

s w:val=»28″/> , «>

(17)

Где U₁ и U₂ – внутренняя энергии в начале и в конце процесса.

Работа и количество теплоты. Механическая работа, рассматриваемая в термодинамике, является мерой механической энергии. Она производится при перемещении тела в пространстве под действием механической силы.

Если газ, находящийся в цилиндре под поршнем, расширяется, то его объем увеличивается (d >0). При этом газ передвигает поршень,

совершая механическую работу. Такую работу считают положительной. При сжатии газа (d 2 . В СИ единицей коэффициента теплоотдачи является Вт/(м 2 К). Коэффициент теплоотдачи α зависит от многих факторов, и в первую очередь от характера движения жидкости.

Турбулентному и ламинарному движению жидкости соответствует различный характер передачи теплоты. При ламинарном движении теплота распространяется в направлении, перпендикулярном перемещению частиц жидкости, так же как и в твердом теле, т. е. теплопроводностью. Так как коэффициент теплопроводности жидкости невелик, то распространяется теплота при ламинарном течении в направлении, перпендикулярном потоку, очень слабо. При турбулентном движении слои жидкости (более и менее нагретые) перемешиваются, и теплообмен между жидкостью и стенкой в данных условиях идет более интенсивно, чем при ламинарном течении. В пограничном слое жидкости (у стенок трубы) теплота передается только теплопроводностью. Поэтому пограничный слой представляет собой большое сопротивление потоку теплоты, и в нем происходит наибольшая потеря температурного напора.

Помимо характера движения, коэффициент теплоотдачи зависит от свойств жидкости и твердого тела, температуры жидкости и т. д. Таким образом, теоретически определить коэффициент теплоотдачи довольно сложно. На основании большого экспериментального материала найдены следующие значения коэффициентов теплоотдачи [в Вт/(м 2 К)], для различных случаев конвективного теплообмена:

Естественная конвекция газов	5,8—34,7
Движение газов в трубах или между ними	11,6—116
Движение водяного пара в трубах	116—2 320
Естественная конвекция воды	116—1 160
Движение воды по трубам	575—11600
Кипение воды	2320—11600
Конденсация пара	4650—17500

В основном конвективный теплообмен происходит при продольном вынужденном течении жидкости, например теплообмен между стенками трубы и жидкостью, текущей по ней; поперечном вынужденном обтекании, например теплообмен при омывании жидкостью поперечного пучка труб; свободном движении, например теплообмен между жидкостью и вертикальной поверхностью, которую она омывает; изменении агрегатного состояния, например теплообмен между поверхностью и жидкостью, в результате которого жидкость закипает или происходит конденсация ее паров.

Лучистый теплообмен. Лучистым теплообменом называют процесс передачи теплоты от одного тела к другому в форме лучистой энергии. В теплотехнике в условиях высоких температур теплообмен излучением имеет первостепенное значение. Поэтому современные теплотехнические агрегаты, рассчитанные на высокие температуры, максимально используют этот вид теплообмена.

Любое тело, температура которого отлична от абсолютного нуля, излучает электромагнитные волны. Их энергию способно поглотить, отразить, а также пропустить через себя какое-либо другое тело. В свою очередь, это тело также излучает энергию, которая вместе с отраженной и пропущенной энергией попадает на окружающие тела (в том числе и на первое тело) и вновь поглощается, отражается ими и т. д. Из всех электромагнитных лучей наибольшим тепловым действием обладают инфракрасные и видимые лучи с длиной волны 0,4—40 мкм. Эти лучи называют тепловыми.

В результате поглощения и излучения телами лучистой энергии происходит теплообмен между ними.

Количество теплоты, поглощаемое телом в результате лучистого теплообмена, равно разности между энергией, падающей на него, и излучаемой им. Такая разность отлична от нуля, если температура тел, участвующих во взаимном обмене лучистой энергией, различна. Если температура тел одинакова, то вся система находится в подвижном тепловом равновесии. Но и в этом случае тела по-прежнему излучают и поглощают лучистую энергию.

Энергию, излучаемую единицей поверхности тела в единицу времени, называют его излучательной способностью. Единица излучательной способности Вт/м а .

Если на тело в единицу времени падает Q₀ энергии (рис.8), Q_R отражается, Q_D проходит через него, Q_A поглощается им, то

(61)

где Q_A/Q₀ = A — поглощательная способность тела ; Q_R/Q_o = R — отражательная способность тела; Q_D/Q₀ = D — пропускающая способность тела.

Если А = 1, то R = D = 0, т. е. вся падающая энергия полностью поглощается. В этом случае говорят, что тело является абсолютно черным. Если R = 1,тоA=D = 0и угол падения лучей равен углу отражения. В этом случае тело абсолютно зеркально, а если отражение рассеянное (равномерное по всем направлениям) — абсолютно белое. Если D = 1,to A=R= 0 и тело абсолютно прозрачное. В природе нет ни абсолютно черных, ни абсолютно белых, ни абсолютно прозрачных тел. Реальные тела могут лишь в какой-то мере приблизиться к одному из таких видов тел.

Поглощательная способность различных тел различна; более того, одно и то же тело по-разному поглощает энергию различных длин волн. Однако есть тела, для которых в определенном интервале длин волн поглощательная способность мало зависит от длины волны. Такие тела принято называть серыми для данного интервала длин волн. Практика показывает, что применительно к интервалу длин волн, используемых в теплотехнике, очень многие тела можно считать серыми.

Энергия, излучаемая единицей поверхности абсолютно черного тела в единицу времени, пропорциональна четвертой степени абсолютной температуры (закон Стефана—Больцмана):

Е₀ =σ’₀Т А , где σ’₀ — константа излучения абсолютно черного тела:

σ’₀= 5,67-10- 8 Вт/(м 2 — К 4 ).

Часто этот закон записывают в виде

Рис.9. Модель абсолютно черного тела

(62)

где — коэффициент излучения абсолютно черного тела; = 5,67 Вт/(м 2 К 4 ).

Многие законы излучения, установленные для абсолютно черного тела, имеют огромное значение для теплотехники. Так, полость топки котельной установки можно рассматривать как модель абсолютно черного тела (рис. 9). Применительно к такой модели законы излучения абсолютно черного тела выполняются с большой точностью. Однако пользоваться этими законами применительно к тепловым установкам следует осторожно. Например, для серого тела закон Стефана—Больцмана имеет вид, аналогичный формуле (62):

Видео:Работа, совершаемая при термодинамических процессах. 10 класс.Скачать

Рабочее тело и параметры его состояния

Основные параметры состояния рабочего тела

В водогрейных или паровых котлах и парогенераторах теплота продуктов сгорания, образующаяся при сжигании топлива, передается через стенки котла к воде, которая нагревается до определенной температуры или преобразуется в пар. В результате сообщения теплоты рабочее тело изменяет свое состояние, характеризующееся параметрами состояния рабочего тела: температурой, удельным объемом, давлением.

Рабочее тело и параметры его состояния

Передача тепловой энергии осуществляет рабочее тело, т. е. веществом, способным воспринимать теплоту и совершать работу. В отопительно-котельной технике рабочее тело это горячая вода и водяной пар.

В водогрейных или паровых котлах и парогенераторах теплота продуктов сгорания, образующаяся при сжигании топлива, передается через стенки котла (площадь поверхности нагрева) к воде, которая нагревается до определенной температуры или преобразуется в пар. В результате сообщения теплоты рабочее тело изменяет свое состояние, характеризующееся параметрами состояния рабочего тела: температурой, удельным объемом, давлением. Часто эти параметры называют основными.

Температура — мера нагретости тела, которая является величиной, определяющей направление самопроизвольной передачи теплоты.

Температура измеряется в градусах. Градус — одна сотая часть расстояния на столбике ртути между точками, соответствующими температурам плавления льда и кипения воды при атмосферном давлении 101,3 кПа (760 мм рт. ст.). Шкалу температур, полученную таким образом, называют стоградусной, или шкалой Цельсия °С. Температуру, выраженную по этой шкале, принято обозначать буквой t.

Стоградусная, или международная, практическая шкала применяется наравне с основной в международной системе (СИ) термодинамической шкалой температур Кельвина. За начало отсчета температур по этой шкале принят абсолютный нуль (- 273 °С) — наинизшая теоретически возможная температура, при которой отсутствует движение молекул. При этом размер градуса оставлен таким же, как в практической шкале. Выраженную по шкале Кельвина температуру обозначают буквой Т, а единицу ее измерения — (Кельвин) К. Температура, выраженная в Кельвинах, связана с температурой в градусах Цельсия соотношением:

Таким образом, по данной шкале температура таяния льда равна 273 К, а температура кипения воды 373 К. Однако следует отметить, что температура кипения зависит от давления. При давлении выше атмосферного вода закипает при температуре более 100 °С. Например, при давлении 0,17 МПа температура кипения составит 115 С.

Удельный объем v — это объем единицы массы вещества

где V — объем тела, м 3 ; М — масса тела, кг.

Величина, обратная удельному объему, называется плотностью и обозначается буквой р:

Давление — сила, действующая на единицу площади поверхности тела (нормально или перпендикулярно последней).

Чтобы определить давление Р, надо силу F разделить на площадь S, на которую она действует, т. е.

В Международной системе СИ за единицу давления принят Паскаль (Па=Н/м 2 ) — давление силы, равной 1 Ньютону, на 1 квадратный метр. Эта единица давления очень мала и пользоваться ею практически неудобно, поэтому употребляют более крупные кратные единицы: 1 МПа (мегапаскаль) = 10 6 Па (для измерения, например давления пара в котле), 1 кПа (килопаскаль) — 10 3 Па (для измерения, например барометрического давления).

Широкое распространение в технике имеет внесистемная единица давления — техническая атмосфера (или кратко атмосфера): 1_ат = 98,0665 × 10 3 Па = 0,0981 МПа = 1 кгс/см 2 = 104 кгс/м 2 .

Небольшие давления, а также разрежения измеряют иногда высотой столба жидкости (например, воды, ртути). Единицы измерения 1 мм вод. ст. и 1 м вод. ст. широко используются в технике (1 мм вод. ст. = 9,807 Па).

В закрытых сосудах различают давление избыточное, разрежение (или вакуум) и абсолютное. Давление в закрытом сосуде, превышающее атмосферное, называется избыточным (ати), а давление меньше атмосферного разрежением или вакуумом. Абсолютное давление (ата) равно сумме измеренного избыточного и атмосферного давлений или разности атмосферного давления и измеренного разрежения.

Избыточное или рабочее давление в котлах, трубопроводах и других сосудах измеряют приборами, которые называются манометрами, а вакуум или разрежение измеряют вакуумметрами. Например, манометр показывает давление пара в котле 0,07 МПа (0,7 кгс/см 2 ). Это значит, что давление в котле 0,7 ати. Для того чтобы получить абсолютное давление пара в котле, необходимо к 0,7 ати прибавить атмосферное давление, т. е, 0,7 + 1 = 1,7 ата (атмосферы абсолютные).

Если в каком-либо сосуде имеется разрежение, равное 0,5 ата, то абсолютное давление составит 1 — 0,5 = 0,5 ата или 0,05 МПа.

Обозначив Р_а — атмосферное давление; Р_м — избыточное или манометрическое давление, Р — абсолютное давление, Р_в — разрежение или вакуум, имеем следующие формулы соотношения давлений:

Атмосферное давление. Земля окружена воздушной оболочкой (атмосферой) толщиной в несколько сотен километров. Поверхность земли и находящиеся на ней предметы подвержены действию атмосферного давления.

Давление в 1 атмосферу уравновешивается столбиком ртути высотой 760 мм (физическая атмосфера). Зная плотность ртути, можно подсчитать величину физической атмосферы в другие единицах, например в кгс/м : 13595×0,76=10331,2 кгс/м 2 , или 1,033 кгс/см 2 . Таким образом, физическая атмосфера равна 760 мм рт. ст., или 1,033 кгс/см 2 или 101,3 кПа, Физическая атмосфера сокращенно обозначается атм. В отличие от физической, техническая атмосфера (1 ат) равна 1 кгс/см 3 , или 735,6 мм рт. ст., или 98 кПа; 1 кгс/м 2 = 1 мм вод. ст.

Атмосферное давление зависит от состояния погоды и высоты местности над уровнем моря. Атмосферное давление на уровне моря равно 101,3 кПа (760 мм рт. ст.). Чем выше над уровнем моря точка поверхности земли, тем меньше атмосферное давление. Этим и объясняется то, что температура кипения воды высоко в горах менее 100 °С. Атмосферное давление измеряется приборами, которые называют барометрами. Помимо основных параметров рабочее тело имеет теплоемкость, теплопроводность.

Теплоемкость — количество теплоты, необходимое для изменения температуры какого-либо вещества на один градус. Тепловые свойства вещества характеризуются теплоемкостью его единицы количества (1 кг, 1 м 3 , 1 киломоль), которую соответственно называют удельной массовой, объемной или киломольной теплоемкостью. Единицами измерения указанных удельных теплоемкостей являются в Международной системе единиц СИ кДж/(кг×град); кДж/(м 3 ×град); кДж/(кмоль×град) или ккал/(кг×град); ккал/(м 3 ×град); ккал/(кмоль×град).

Для газов удельная теплоемкость зависит от того, в каких условиях происходит нагревание. При этом различают удельную теплоемкость при постоянном объеме С_v и удельную теплоемкость при постоянном давлении С_р. Причем С_р всегда больше, чем С_v. Для твердых тел и жидкостей эти теплоемкости не различаются.

Зная удельную теплоемкость вещества, по формуле

Можно рассчитать количество теплоты (кДж или ккал), идущее на нагревание или охлаждение тела. В данной формуле С — удельная теплоемкость; m — единица количества вещества; t₁ – t₂ — разность температур.

Значения удельной теплоемкости веществ и материалов, наиболее часто встречающихся в отопительно-котельной технике, приводятся ниже, кДж/ (кг×град) ккал/(кг×град).

В табл. 1 даны значения С_р и C_v для некоторых газов при температуре 0 °С.

Водяной пар и его свойства. Водяной пар получают в паровых котлах при постоянном давлении (Р = const). В отопительных котельных малой мощности давление пара не превышает 0,07 МПа (0,7 кгс/см 2 ).

Переход вещества из жидкого состояния в газообразное называется парообразованием, а из газообразного состояния в жидкое — конденсацией. Процесс парообразования протекает следующим образом. Сначала происходит нагрев воды до температуры кипения при соответствующем давлении. При дальнейшем сообщении теплоты кипящая вода превращается в пар и ее температура до полного испарения воды остается постоянной.Кипение есть процесс парообразования во всем объеме жидкости.

Количество теплоты, которое необходимо сообщить воде для превращения ее из жидкого состояния в парообразное при температуре кипения, называется скрытой теплотой парообразования или теплотой испарения.

В теплотехнических расчетах часто приходится иметь дело с энтальпией, которая может быть оценена как суммарное количество теплоты, которое требуется для превращения 1 кг воды, взятой при 0°С, в пар при постоянном давлении. Энтальпия (или теплосодержание) — параметр состояния газа. Например, в открытом сосуде энтальпия кипящей воды составит около 420 кДж/кг (100 ккал/кг). Скрытая теплота парообразования воды при атмосферном давлении равна 2260 кДж/кг (539 ккал/кг). Следовательно, энтальпия пара при атмосферном давлении составит 420 + 2260 = 2680 кДж/кг (100 + 539 = 639 ккал/кг). С увеличением давления пара скрытая теплота парообразования уменьшается, а энтальпия пара повышается.

Различают пар насыщенный и перегретый.

Пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью и имеющий одинаковые с жидкостью температуру и давление, называется насыщенным.

Обычно в процессе парообразования в пар попадают капельки котловой воды. Такой пар называется влажным насыщенным. Насыщенный пар, не имеющий капелек воды, называется сухим насыщенным. Доля сухого насыщенного пара во влажном называется степенью сухости пара и обозначается х. При этом влажность пара будет равна 1 — х. Для сухого насыщенного пара х = 1.

Таблица 1. Массовая удельная теплоемкость некоторых газов при постоянных давлениях и объеме

Влажность насыщенного пара нормально работающих паровых чугунных котлов составляет 1-3 %.

Если сообщить теплоту сухому насыщенному пару при данном постоянном давлении, то получится перегретый пар. Перегретый пар не содержит в себе влаги и его температура при данном давлении выше температуры котловой воды. В отопительных установках перегретый пар обычно не применяют.

Разновидностью процесса парообразования является испарение воды. Испарение воды в открытом сосуде при атмосферном давлении может происходить и при температуре меньше 100 °С, В отличие от кипения, когда паровые пузыри возникают во всем объеме, испарение воды происходит только с поверхности жидкости. Чем меньше паров воды в окружающем воздухе и чем выше температура воды, тем интенсивнее идет испарение с ее поверхности.

Обычно зависимости между параметрами состояния рабочего тела изучают и устанавливают для упрощенной модели рабочего тела, например идеального газа, в котором отсутствуют силы взаимодействия между молекулами газа, а сами молекулы принимаются за материальные точки, не имеющие объема. С методической точки зрения такой подход более удобен. Однако законы термодинамики и полученные на их основе соотношения, справедливы не только для газа, а вообще для всяких тел независимо от их агрегатного состояния. Несмотря на то, что в природе идеальный газ отсутствует, в теплотехнических расчетах вполне допустимо (без особой погрешности для точности расчетов) принимать за идеальные все газы, с которыми в теплотехнике приходится иметь дело, за исключением водяного пара, который относится к реальным газам. Уравнения состояния реальных газов (в отличие от идеальных) имеют сложный характер и для практических расчетов неудобны, поэтому их обычно используют для составления диаграмм, пригодных для теплотехнических расчетов, и таблиц термодинамических свойств реальных газов, важных для техники.

Котельный завод «Котлы КВ»

Оставьте ваши контактные данные и наши менеджеры свяжутся с вами

Права на тексты, фотографии, изображения и иные результаты интеллектуальной деятельности, расположенные на сайте www.kotel-m.ru, подлежат правовой охране в соответствии с действующим законодательством РФ, Гражданским кодексом РФ (часть четвертая) от 18.12.2006 № 230-ФЗ. Запрещено использование (воспроизведение, распространение, переработка и т.д.) любых материалов, размещенных на данном сайте, без письменного согласия правообладателя. Такое использование является незаконным и влечет ответственность, установленную действующим законодательством РФ.

Обращаем ваше внимание на то, что данный интернет-сайт носит информационный характер и не является публичной офертой, определяемой положениями Статьи 437 (2) Гражданского кодекса Российской Федерации. Для получения подробной информации о наличии, стоимости, комплектации указанных товаров и (или) услуг, обращайтесь к менеджерам отдела сбыта с помощью специальной формы связи или по телефону: 8-800-302-35-94.

Видео:Температура и её измерениеСкачать

Рабочее тело и параметры его состояния

Рабочее тело в теплотехнике и термодинамике — это условное несменяемое материальное тело, расширяющееся при подводе к нему теплоты и сжимающееся при охлаждении и выполняющее работу по перемещению рабочего органа тепловой машины. В теоретических разработках рабочее тело обычно обладает свойствами идеального газа.

Рабочее тело тепловых двигателей — это продукты сгорания углеводородного топлива (бензина, дизельного топлива и др.), или водяной пар, имеющие высокие термодинамические параметры (начальные: температура, давление, скорость и т. д.).

Рабочее тело в ракетостроении — это отбрасываемое от ракеты с целью получения импульса тяги вещество. Например, в электрическом ракетном двигателе рабочим телом является ионизированное расходуемое вещество (например, ксенон).

Рабочее тело в лазерной технике — это оптический элемент лазера, в котором происходит формирование когерентного электромагнитного излучения.

Всякая тепловая машина приводится к движение вследствие происходящего в ней изменения состояния вещества, называемого рабочим телом или рабочим агентом.

Термодинамическая система — это совокупность тел, находящихся в тепловом и механическом взаимодействии друг с другом и окружающей средой.

Рабочее тело определяет тип и назначение тепловой машины. Так у паровой машины рабочим телом является водяной пар, у поршневых двигателей внутреннего сгорания и газотурбинных двигателей — продукты сгорания топлива, у компрессоров холодильных машин рабочим агентом является пар аммиака, фреона и т. д. Для расчета термодинамического анализа работы тепловой машины необходимо знать термодинамические свойства рабочего тела.

Наиболее эффективными рабочими телами для тепловых машин являются газы и пары, обладающие наибольшим коэффициентом объемного расширения.

В технической термодинамике в качестве рабочего тела принимается идеальный газ — условное газообразное вещество, силами взаимодействия между молекулами которого пренебрегают.

В реальных же газах учитываются силы притяжения между молекулами, а молекулы имеют объем. Если реальные газы сильно разряжены, их свойства близки к свойствам идеального газа.

В качестве идеальных газов могут рассматривать такие газы, как азот, гелий, водород.

В общем случае для теплотехнических расчетов вполне допустимо распространение свойств идеального газа на все рассматриваемые газы. Это позволяет упростить математические выражения законов термодинамики.

Очевидно, что одно и то же вещество при различных условиях может находиться в различных состояниях.

Для того чтобы определить конкретные физические условия, при которых рассматривается данное вещество и тем самым однозначно определить его состояние, вводятся параметры состояния вещества.

Параметры состояния газа — это величины, характеризующие данное состояние газа.

Видео:ФИЗИКА ЗА 5 МИНУТ - ТЕРМОДИНАМИКАСкачать