Файл: Тепловая и механическая энергия. Энергия это количественная оценка различных форм движения материи, которые могут превращаться друг в друга..doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 18.03.2024
Просмотров: 17
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
т. е. gί = Мί-/Мсм. Тогда
М1 / Мсм + М2 / Мсм + М3 / Мсм +…….+.Мп / Мсм = ∑Мi / Мсм
g1 + g2 + g3 +……+ gп = ∑gi
∑gi = 1 (8-20)
Сумма массовых долей всех газовых компонентов равна единице
Объемной долей каждого газа, входящего в смесь называют отношение его парциального объема данного компонента к объему всей смеси.
Если объем смеси Vсм , а парциальный объем компонента Vi , то его объемная доля гi = Vi / Vсм.
V1 / Vсм + V2 / Vсм + V3 / Vсм +…….+.Vп / Vсм = ∑Vi / Vсм
r1 + r2 + r3 +……+ rп = ∑ri
∑ri = 1 (8-20)
Сумма объемных долей всех газовых компонентов равна единице
Если каждое значение r умножить на 100%, получим процентный объемный состав смеси. В технической литературе чаще всего задают процентный объемный состав смеси газов.
Смесь газов ведет себя как однородный газ, и ее состояние в равной степени можно описать следующими характеристическими уравнениями
Для одного кг газовой смеси рυ = R Т
Для М кг газовой смеси рV = МRТ
Для 1 кмоля смеси р Vμ = R0 Т
Вычисление кажущейся молекулярной массы смеси.
Для упрощения расчетов, связанных с газовыми смесями, представим смесь состоящей из однородных средних молекул, которые по количеству и суммарной массе эквивалентны действительной газовой смеси. Из определения киломоля получим, что количество киломолей К любого газа равно массе М этого газа, деленной на величину киломоля
К = М / μ
Введем понятие молярной массы газовой смеси μсм и выразим ее через массовые и объемные доли компонентов. Пусть Ксм — число киломолей газовой смеси, К! — число киломолей i-го компонента.
Ксм = К1 + К2 + К3 + …….. + Кп = ∑Кi
Таким образом,
Мсм =Ксм μсм = К
1 μ1 + К2 μ2 + К3 μ3 +…….+ Кп μп = ∑ К i μ i +
Отсюда μсм = Мсм /Ксм
Парциальное давление компонента в газовой смеси равно произведению его объемной или молярной (молекулярной) концентрации на общее давление
рi = ri р
Удельной теплоемкостью (теплоемкостью) называется количество теплоты, которое необходимо подвести к единице количества вещества (1 кг, 1 м3, 1 кмоль) или отобрать у нее, чтобы изменить ее температуру на один градус.
В зависимости от того, что выбрано за единицу количества вещества, различают массовую с, объемную с' и кило-мольную μс теплоемкости, размерности которых соответственно кДж/(кг * К), кДж/(м3 * К) и кДж/кмоль * К).
с = μс/μ = с′ •υ о = с′ /ρ (8.35), Дж/кг К
с' = μс/22,4; = с /υ о (8.36), Дж/кг К
с' = сρ (8.37) Дж/м3 К
μс = с • μ = с′ • 22.41 кДж/(кмоль * К).
Теплоемкость зависит от температуры. Есть линейная и нелинейная зависимость теплоемкости от температуры.
Теплоемкость бывает истинная и средняя, постоянная и переменная.
Q = М q = М сm (t2 – t1)
Q = М q = М сm (t2 – t1)
Q = с М (t2 – t1) = с′Vо (t2 – t1) = μс К /μ М (t2 – t1), Дж
Где М – масса газа, кг
Первый закон термодинамики можно сформулировать следующим образом: вся теплота, подведенная к системе, расходуется на изменение ее внутренней энергии и на совершение работы. стр187
q = Δи + ℓ. (9.7) Δи = и2 – и1
Все члены этого уравнения являются удельными величинами и измеряются Дж/кг
При использовании М кг газа, все три члена уравнения умножим на М кг
Q = ∆U + L, Дж
В СИ (Международной системе единиц СИ ) единицей работы и энергии является Джоуль (Дж).
Работа, отнесенная к единице времени, называется мощностью. Мощность измеряется в джоулях на секунду Дж/с и называется ваттом (Вт)
Допускается применение внесистемной единицы киловатт-час (кВт ч)
1 кВт ч = 1 кВт 3600 с = 1 (кДж/с) • 3600 с = 3.6 103 кДж = 3.6 МДж
Сумма внутренней энергии и произведения давления на удельный объем называется энтальпией, или теплосодержанием и обозначается i (h)
Выражение и + рυ = ί (9.9)
имеет размерность Дж/кг и называется энтальпией.
Следовательно, энтальпия газа при температуре Т (или t) численно равна Т (количеству теплоты, которое подведено к рабочему телу при его нагревании от 0 К (или 0°С) до температуры t) при постоянном давлении. Значение энтальпии различных веществ в различных состояниях приведено в справочниках.
Последовательность определенных термодинамических процессов, в которой рабочее тело, претерпев ряд изменений, возвращается в первоначальное состояние, называется круговым процессом, или циклом.
процесс протекает при постоянном объеме рабочего тела (изохорный процесс);
процесс протекает при постоянном давлении рабочего тела (изобарный процесс); (Примером служит процесс нагревания воздуха в помещении или аппараты с подвижным поршнем).
процесс протекает при постоянной температуре рабочего тела (изотермический процесс); Например
процесс протекает без теплообмена между рабочим телом и внешней средой (изоэнтальпийный, или адиабатный, процесс). (Например: расширение или сжатие, которое протекает настолько быстро, что теплообмен с окружающей средой не успевает произойти.)
Перечисленные процессы являются частными случаями обобщающего (политропного) процесса.
Политропный процесс – это процесс, который подчиняется закону рυп = сопst, где п – показатель политропы – число постоянное, зависящее от характера процесса. Рассмотренные термодинамические процессы -изохорный, изобарный, изотермический и адиабатный = вытекают из политропного процесса и являются его частными случаями
Если п=0 то υп = 1 и р = сопst изобарный процесс
При п=1 то рυ = сопst изотермический процесс
При п=k то рυk= сопst адиабатный процесс
При математическом допущении п = ±∞ уравнение политропы примет вид υ = сопst, т. е будет выражать изохорный процесс
Важнейшей тепловой характеристикой цикла является термический коэффициент полезного действия, представляющий собой отношение количества теплоты, превращенной в полезную работу, к количеству подведенной теплоты:
М1 / Мсм + М2 / Мсм + М3 / Мсм +…….+.Мп / Мсм = ∑Мi / Мсм
g1 + g2 + g3 +……+ gп = ∑gi
∑gi = 1 (8-20)
Сумма массовых долей всех газовых компонентов равна единице
Объемной долей каждого газа, входящего в смесь называют отношение его парциального объема данного компонента к объему всей смеси.
Если объем смеси Vсм , а парциальный объем компонента Vi , то его объемная доля гi = Vi / Vсм.
V1 / Vсм + V2 / Vсм + V3 / Vсм +…….+.Vп / Vсм = ∑Vi / Vсм
r1 + r2 + r3 +……+ rп = ∑ri
∑ri = 1 (8-20)
Сумма объемных долей всех газовых компонентов равна единице
Если каждое значение r умножить на 100%, получим процентный объемный состав смеси. В технической литературе чаще всего задают процентный объемный состав смеси газов.
Смесь газов ведет себя как однородный газ, и ее состояние в равной степени можно описать следующими характеристическими уравнениями
Для одного кг газовой смеси рυ = R Т
Для М кг газовой смеси рV = МRТ
Для 1 кмоля смеси р Vμ = R0 Т
Вычисление кажущейся молекулярной массы смеси.
Для упрощения расчетов, связанных с газовыми смесями, представим смесь состоящей из однородных средних молекул, которые по количеству и суммарной массе эквивалентны действительной газовой смеси. Из определения киломоля получим, что количество киломолей К любого газа равно массе М этого газа, деленной на величину киломоля
К = М / μ
Введем понятие молярной массы газовой смеси μсм и выразим ее через массовые и объемные доли компонентов. Пусть Ксм — число киломолей газовой смеси, К! — число киломолей i-го компонента.
Ксм = К1 + К2 + К3 + …….. + Кп = ∑Кi
Таким образом,
Мсм =Ксм μсм = К
1 μ1 + К2 μ2 + К3 μ3 +…….+ Кп μп = ∑ К i μ i +
Отсюда μсм = Мсм /Ксм
Парциальное давление компонента в газовой смеси равно произведению его объемной или молярной (молекулярной) концентрации на общее давление
рi = ri р
Удельной теплоемкостью (теплоемкостью) называется количество теплоты, которое необходимо подвести к единице количества вещества (1 кг, 1 м3, 1 кмоль) или отобрать у нее, чтобы изменить ее температуру на один градус.
В зависимости от того, что выбрано за единицу количества вещества, различают массовую с, объемную с' и кило-мольную μс теплоемкости, размерности которых соответственно кДж/(кг * К), кДж/(м3 * К) и кДж/кмоль * К).
с = μс/μ = с′ •υ о = с′ /ρ (8.35), Дж/кг К
с' = μс/22,4; = с /υ о (8.36), Дж/кг К
с' = сρ (8.37) Дж/м3 К
μс = с • μ = с′ • 22.41 кДж/(кмоль * К).
Теплоемкость зависит от температуры. Есть линейная и нелинейная зависимость теплоемкости от температуры.
Теплоемкость бывает истинная и средняя, постоянная и переменная.
Q = М q = М сm (t2 – t1)
Q = М q = М сm (t2 – t1)
Q = с М (t2 – t1) = с′Vо (t2 – t1) = μс К /μ М (t2 – t1), Дж
Где М – масса газа, кг
Первый закон термодинамики можно сформулировать следующим образом: вся теплота, подведенная к системе, расходуется на изменение ее внутренней энергии и на совершение работы. стр187
q = Δи + ℓ. (9.7) Δи = и2 – и1
Все члены этого уравнения являются удельными величинами и измеряются Дж/кг
При использовании М кг газа, все три члена уравнения умножим на М кг
Q = ∆U + L, Дж
В СИ (Международной системе единиц СИ ) единицей работы и энергии является Джоуль (Дж).
Работа, отнесенная к единице времени, называется мощностью. Мощность измеряется в джоулях на секунду Дж/с и называется ваттом (Вт)
Допускается применение внесистемной единицы киловатт-час (кВт ч)
1 кВт ч = 1 кВт 3600 с = 1 (кДж/с) • 3600 с = 3.6 103 кДж = 3.6 МДж
Сумма внутренней энергии и произведения давления на удельный объем называется энтальпией, или теплосодержанием и обозначается i (h)
Выражение и + рυ = ί (9.9)
имеет размерность Дж/кг и называется энтальпией.
Следовательно, энтальпия газа при температуре Т (или t) численно равна Т (количеству теплоты, которое подведено к рабочему телу при его нагревании от 0 К (или 0°С) до температуры t) при постоянном давлении. Значение энтальпии различных веществ в различных состояниях приведено в справочниках.
Последовательность определенных термодинамических процессов, в которой рабочее тело, претерпев ряд изменений, возвращается в первоначальное состояние, называется круговым процессом, или циклом.
процесс протекает при постоянном объеме рабочего тела (изохорный процесс);
процесс протекает при постоянном давлении рабочего тела (изобарный процесс); (Примером служит процесс нагревания воздуха в помещении или аппараты с подвижным поршнем).
процесс протекает при постоянной температуре рабочего тела (изотермический процесс); Например
процесс протекает без теплообмена между рабочим телом и внешней средой (изоэнтальпийный, или адиабатный, процесс). (Например: расширение или сжатие, которое протекает настолько быстро, что теплообмен с окружающей средой не успевает произойти.)
Перечисленные процессы являются частными случаями обобщающего (политропного) процесса.
Политропный процесс – это процесс, который подчиняется закону рυп = сопst, где п – показатель политропы – число постоянное, зависящее от характера процесса. Рассмотренные термодинамические процессы -изохорный, изобарный, изотермический и адиабатный = вытекают из политропного процесса и являются его частными случаями
Если п=0 то υп = 1 и р = сопst изобарный процесс
При п=1 то рυ = сопst изотермический процесс
При п=k то рυk= сопst адиабатный процесс
При математическом допущении п = ±∞ уравнение политропы примет вид υ = сопst, т. е будет выражать изохорный процесс
Важнейшей тепловой характеристикой цикла является термический коэффициент полезного действия, представляющий собой отношение количества теплоты, превращенной в полезную работу, к количеству подведенной теплоты:
