Как было отмечено выше, расчёт количества теплоты, которой обменивается рабочее тело с окружающей средой, выполняется с использованием средних значений удельных мольных изохорной и изобарной теплоёмкостей рабочего тела. С этой целью выполнена аппроксимация табличных значений изохорной и изобарной мольных теплоёмкостей рабочего тела. Значения этих параметров приведены в [2]. Получено
MCv(Ta) = 20.0262 + 0.0020291*T
и
MCp(Ty) = 28.340 + 0.0020291*T
Мольные теплоёмкости воздуха и обмен тепловой энергией между рабочим телом и окружающей средой в процессе политропного сжатия a-c
По аппроксимирующей зависимости определим среднюю мольную теплоёмкость воздуха при постоянном объёме для двух диапазонов температур: 0°С –Ta и 0°С – Tc, (Ta и Tc – начальная и конечная температуры рабочего тела в процессе сжатия).
MCv(Ta) = 20.0262 + 0.0020291*Ta = 20.0262 + 0.0020291*310,
MCv(Ta) = 20.6552 Дж/(моль*К)
и
MCv(Tс) = 20.0262 + 0.0020291*Tс = 20.0262 + 0.0020291*760.75
MCv(Tc) = 21.5698 Дж/(моль*К).
Определим среднюю мольную теплоёмкость при постоянном объёме в процессе сжатия рабочего тела
MCvm(Ta - Tc) = (MCv(Tc)* Tc -MCv(Ta)* Ta)/(Tc - Ta) =
=(21.5698*760.75 -20.6552*310)/(760.75 – 310),
MCvm(Ta - Tc) = 22.1988 Дж/(моль*К)
По полученному значению средней мольной теплоёмкости при постоянном объёме определяем средний показатель адиабаты в процессе сжатия
k1 = 1 + R/MCvm(Ta - Tc) = 1+8.314/22.366,
k1 = 1.37452,
Определяем среднюю мольную теплоёмкость в политропном сжатии
MCпm(Ta - Tc) = MCvm*(n1-k1)/(n1-1) = 22.1988*(1.35 – 1.37452)/0.35,
MCпm(Ta - Tc) = -1.5552Дж/(моль*К)
Теперь, с учётом количества рабочего тела, участвующего в цикле, можно определить тепловую энергию, которой рабочее тело обменивается с окружающей средой в политропном сжатии
Qa-c = N мол *MCпm(Ta - Tc)*(Tс – Tа) = 0.094516 *(-1.5552)*(760.75 – 310),
Qa-c = -66.3Дж
Тепловая энергия, которой обмениваются рабочее тело и окружающая среда, отрицательна. Напомним, что этот знак соответствует условию n1 < k1. Таким образом, в термодинамическом процессе политропного сжатия тепловая энергия отводится от рабочего тела в окружающую среду. В реальных условиях такое возможно вследствие того, что в процессе сжатия стенки цилиндра имеют более низкую температуру, чем рабочее тело.