Закон термодинамики для изопроцессов

1. Изопроцессы в термодинамике
2. Изопроцессы в газообразных веществах
3. Использование изопроцессов в тепловом двигателе

Рисунок 1. Первое начало термодинамики для изопроцессов.

Всеобщий формат закона сбережения энергии обладает следующим видом. Значение \(«∆E»\) является методическим преобразованием механической энергии системы. Значение \(«∆U»\) является преобразованием энергии физических объектов. Значение \(«A»\) является работой окружающих сил. Значение \(«Q»\) есть величиной теплоты, которую получила система.

Однако, исследуя первое начало термодинамики для изопроцессов, требуется анализировать уравнение \(∆U=A+Q.\) В соответствии с данным законом, преобразование внутреннего потенциала энергии приравнивается суммированию осуществленной работы наружными силами. Но данное является возможным исключительно при трансформации системы из одного состояния в иное.

Процесс преобразования всеобщего термодинамического состояния системы при стабильном давлении именуется изобарным. Данное начало было экспериментально открыто в 1802 году французским физиком и химиком Жозефом Луи Гей-Люссаком

Изохорный либо изохорический процесс исследует преобразования взаимных воздействий в термодинамической системе при стабильном объеме. Для идеальных газообразных веществ изохорный процесс формулируется законом французским изобретателем и ученым Жаком Александром Сезаром Шарлем. Для определенной массы газообразного вещества при стабильном объеме давление прямо пропорционально температурным показателям.

При изотермическом процессе температурные показатели материального объекта остаются неизменными. Изотермический процесс в идеальных газообразных веществах формулируется законом Бойля - Мариотта. Данный закон открыт экспериментальным образом в 1662 году англо-ирландским натурфилософом, физиком, химиком и богословом Робертом Бойлем. А переоткрыт повторно при независимых экспериментах в 1676 году французским физиком, аббатом Эдмом Мариоттом.

Следовательно, при стабильных температурных показателях и стабильной величине массы газообразного вещества, а также его молярной массы, произведение объема газообразного вещества на его давление остается стабильным.

Изоэнтропийный процесс является процессом преобразования состояния системы термодинамики, когда энтропия стабильна. Изоэнтропийным процессом считается, к примеру, обратимый адиабатический процесс. В данном процессе не осуществляется теплового обмена с окружением.

Сложно разобраться самому?

Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям

Тип задания Выберите тип заданияКонтрольнаяРешение задачКурсоваяРефератОнлайн-помощьТест дистанционноДипломЛабораторнаяЧертежОтчет по практикеЭссеОтветы на билетыПрезентацияПеревод с ин. языкаДокладСтатьяСочинениеМагистерская диссертацияКандидатская диссертацияБизнес-планПодбор литературыШпаргалкаПоиск информацииРецензияДругое

Предмет

E-mail

Узнать стоимость

это быстро и бесплатно

Первое термодинамическое начало для изопроцессов имеет следующий вид: \(Q=A′.\)

Любое количество тепла, которое получается газообразным веществом, израсходуется на осуществление им работы супротив воздействия окружающей среды. Либо, когда газ подвергается сжиманию, в то же время, температурные показатели зафиксированы на предыдущем уровне, работу осуществляют силы, которые окружают систему. При этом газ производит отдачу исключительно определенное количество тепла.

Во время изохорного процесса объем системы остается неизменным, следовательно, работа приравнивается к нулевому значению: \(A=−p∆V.\)

Изопроцессы в термодинамике

Рисунок 2. Изопроцессы.

Когда отсутствуют внешние поля в термодинамике идеальное газообразное вещество равномерным образом размещается по всему выделенному для него объему. В результате беспорядочного перемещения молекул изотермические процессы осуществляют демонстрирование силового влияния, которое характеризуется давлением.

При термодинамическом равновесии состояние частиц зафиксированного веса m представляется следующими тремя показателями:

• Давлением p, которое создается объектом.
• Объемом \(V\), занимаемым рабочим объектом.
• Температурными показателями объекта \(T.\)

Через некоторое время состояние изучаемой системы при воздействии изотермических процессов не обладает возможностью изменения. Данный процесс именуют равновесным, когда в определенный момент времени взаимно связанные частицы располагались в состоянии термодинамической устойчивости.

При осуществлении каждого явления в итоге тепловой передачи система имеет возможность отдачи либо получения определенного количества тепла, идущего на произведение системой важнейшей работы на преобразование ее внутренней энергии, согласно с первым законом термодинамики.

Изопроцессы в газообразных веществах

Рисунок 3. Изопроцессы в газообразных веществах.

Для более тщательного и развернутого исследования действий изопроцессов в газообразных веществах, требуется установить состояние массы объекта, характеризующееся макроскопическими свойствами:

• Давление, которое создается объектом.
• Объем, занимаемым рабочим объектом.
• Температурные показатели объекта.

Формула состояния идеального газа является подтверждением, связывающим указанные выше свойства в единое целое. Лишь одно значение в уравнении изопроцессов, напрямую зависящее от природы газообразного вещества – это молярная масса газа. Из формулы всеобщего состояния следует взаимосвязь меж объемом, давлением и температурными показателями идеального газа. Данный газ обладает возможностью находиться в одно и то же время в двух любых состояниях.

Следовательно, для определенной манны изучаемого объекта, все существующие процессы вне зависимости от ключевых показателей производят некоторое давление на объем, обратно пропорциональное температурному значению. Данная возможность присутствует, когда существует постоянный показатель.

Использование изопроцессов в тепловом двигателе

В начале XIX века знаменитый французский физик и математик Николя Леонар Сади Карно основательно исследовал методы увеличения продуктивности работы тепловых двигателей. Исследователь изобрел многофункциональный цикл, производящийся газообразным веществом благодаря изопроцессам в определенной тепловой машине. В итоге вышло установить максимальный энергетический потенциал, который возможен. Цикл Карно является круговым процессом, который состоит из двух адиабатных и двух изотермических процессов.

После расширения газообразного вещества и перехода в очередное состояние, его теплоту в полной мере отделяют от устройства и дадут право самому распространяться адиабатическим образом, таким образом, газообразное вещество осуществляет определенные функции за счет убывания его внутренней энергии. Распространяясь изотермически газообразное вещество со временем остывает до того момента, пока его первоначальные температурные показатели не приравняются температурным показателям холодильника.

Далее, газообразное вещество осуществляет взаимосвязь с холодильником, где происходит сжимание изобарным образом. После чего требуется идеальный газ отделить от теплоты, в то же время, температурные показатели самого вещества повышаются и со временем доходят до температурных показателей нагревательного объекта. Данный процесс несколько раз осуществляет повтор.

Сегодня известно большое количество тепловых двигателей, некоторые из них:

• Паровая машина.
• Паровая турбина.
• Двигатель Стирлинга.
• Поршневой двигатель внутреннего сгорания.
• Газовая турбина.
• Реактивный двигатель.

Под тепловыми двигателями возможно классифицировать также огнестрельное оружие, дизель-молот и свободнопоршневой генератор газа.

Не нашли то, что искали?

Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям

Тип работы Выберите тип работыКонтрольнаяРешение задачКурсоваяРефератОнлайн-помощьТест дистанционноДипломЛабораторнаяЧертежОтчет по практикеЭссеОтветы на билетыПрезентацияПеревод с ин. языкаДокладСтатьяСочинениеМагистерская диссертацияКандидатская диссертацияБизнес-планПодбор литературыШпаргалкаПоиск информацииРецензияДругое

Предмет

E-mail

Узнать стоимость

это быстро и бесплатно

Физическая основа функционирования всех тепловых двигателей полностью одинакова и однородна. В состав теплового двигателя входит три ключевые части:

• Рабочая часть.
• Нагревательная часть.
• Охладительная часть.

Сади Карно установил, что эффективность работы любой иного теплового устройства будет в существенной степени меньше, нежели эффективность функционирования вышеуказанного цикла. Практически не используются устройства, которые функционируют по закону Карно. Однако уравнение Карно предоставляет возможность установить максимальный показатель, который подходит при первоначально заданных температурных показателях ключевых частей.

Очевидным является то, что повышение воздействия изопроцессов в термодинамике требуется снижать температурные показатели холодильных установок и повышать температурные показатели нагревательных частей. Есть смысл заметить, что производить эти процессы искусственным путем является полностью невыгодным мероприятием, поскольку необходимы дополнительные расходы энергетического потенциала.

Но уравнение Карно показывает, что сегодня присутствуют огромные возможности, которые не используются для увеличения функционирования паровых механизмов, поскольку на практике методика довольно существенно отлична от цикла Карно.