Работа при изменении объема газа
Одним из основных термодинамических процессов, совершающихся в большинстве тепловых машин, является процесс расширения газа с совершением работы. При изобарном расширении газа от объема ^ до объема V ^ происходит перемещение поршня в цилиндре на расстояние L (рис. 59). При этом работа А, совершаемая газом, будет равна (рис. 60):
A =F• L=p • S • L = p • ∆V, Н • м = Дж,
где F — сила, действующая на поршень, Н; L — расстояние, пройденное поршнем, м; S — площадь поршня, м2; р — давление газа, Па; Д^— объем цилиндра на ходе поршня, м3.
При изохорном процессе изменения объема газа не происходит, следовательно работа в данном случае будет равна 0.
При изотермическом расширении газа (т. е. при неизменной температуре) работа определяется площадью фигуры под гиперболой (рис. 61).
|
 |
| Рис. 59. Работа поршня |
| Рис. 60. Изобарное расширение газа |
| Рис. 61. Сравнение изотермического и изобарного процессов расширения газа |
При расширении газа направление вектора силы давления газа совпадает с направлением вектора перемещения поршня, поэтому работа, совершаемая газом в этом случае, будет положительной, а работа внешних сил — отрицательной. При сжатии газа направление вектора внешней силы совпадает с направлением перемещения поршня, поэтому работа внешних сил будет положительной (А>0), а работа газа — отрицательной (А<0).
ЭНТРОПИЯ
Энтропия S является также одним из параметров состояния системы, которая характеризует ее энергоспособность. Увеличение энтропии системы указывает на снижение ее энергоспособности.
В технической термодинамике элементарное изменение энтропии тела или системы определяется элементарным теплообменом тела или системы с внешней средой и уровнем температуры, при котором этот теплообмен происходит.
работу Величина S измеряется в Дж/(кг • К). Выразив удельный теплообмен через внутреннюю энергию тела и изменения объема, можно записать
∆S = CV • l n T 2 + R • 1n V 2
1→2 T1 V1
где Сv — изохорная теплоемкость, Дж/(кг-К); R — газовая постоянная, Дж/(кг • К).
Таким образом, энтропия зависит от изменения параметров системы р, V , Т. В теплотехнике для графического представления состояний газа и отображения термодинамических процессов в тепловых двигателях широко используется так называемая энтропийная диаграмма T— s .
ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ
Применительно к телам можно сказать, что теплопроводность — это перенос энергии от более нагретых участков тела к его менее нагретым участкам вследствие теплового движения и взаимодействия частиц.