Лекція 3

Внутрішня енергія. Ентропія. Ентальпія. Робота і теплота як форми передачі енергії. Графічне зображення роботи і теплоти в P_v – і T_s – координатах. Ідеальний газ. Рівняння станів ідеальних газів. Суміш ідеальних газів. Способи задавання суміші ідеальних газів.

3. Теплові або колоритні параметри стану тіла.

До цих параметрів стану відносять внутрішню енергію, ентальпію та ентропію.

3.1. Внутрішня енергія—U [Дж], питома – u [Дж/кг] – енергія взаємодії між молекулами тіла. В загальному випадку U складається з внутрішньої початкової потенційної енергії для термодинамічного аналізу—рівна 0, внутрішньої потенційної і внутрішньої кінетичної енергії. Оскільки в термодинамічному процесі робоче тіло, як правило, під тиском, то по відношенню для цих випадків внутрішня потенційна енергія дорівнює нулю. Отже, U визначається кінетичною складовою і залежить від температури робочого тіла або середньої кінетичної енергії молекул, тобто

m—маса молекули, кг; v—середня поступальна, обертальна, коливальна швидкість молекули, м/с.

В технічній термодинаміці U підраховують

За своїм фізичним змістом внутрішня енергія не є величиною повним диференціалом, оскільки на наступний момент часу не має попереднього значення.

Виникає при наявності зміни температур в різних точках робочого тіла.

3.2. Ентропія—S [Дж/K], питома – s [Дж/(кг·К)] – штучно введений параметр, що є величиною повним диференціалом і представляє в диференціальних рівняннях теплоту, що за фізичним змістом не є такою величиною. Тобто:

;

нескінченно малий приріст ентропії, Дж/К; кількість теплоти, що підведена до тіла в даному процесі, Дж; температура тіла в даний момент часу, К.

3.3. Ентальпія—Н(І) [Дж], питома h(і) [Дж/кг] – повний запас енергії, яким володіє робоче тіло. Фізичний зміст. Якщо в циліндрі з нижньою стінкою є газ з поршнем над ним в стані спокою і на поршень прикласти зусилля G, то через деякий час поршень займе нижче положення, стиснувши газ, переміститься на шах S. Тоді, остаточно, повний запас енергії яким володіє газ під поршнем дорівнює сумі внутрішньої енергії взаємодії між молекулами газу і зовнішній енергії тиску поршня з вантажем G на газ. Це є ентальпія.