Изохорный процесс

ТЕМА. 4 ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ИДЕАЛЬНЫХ ГАЗОВ В ЗАКРЫТЫХ СИСТЕМАХ

Изменением двух параметров состояния определяется изме­нение состояния системы, а следовательно, и остальных парамет­ров. Однако немаловажный практический интерес представляют частные термодинамические процессы:

изохорный (dv = 0), протекающий при постоянном объеме;

изобарный (dp = 0) – при постоянном давлении;

изотермный (dT = 0) – при постоянной температуре;

адиабатный (dq = 0), протекающий без теплообмена с окружаю­щей средой.

Обобщающим процессом, охватывающим всю совокупность ос­новных термодинамических процессов, является политропный про­цесс.

Задача анализа термодинамического процесса – выявление за­кономерностей изменения параметров состояния рабочего тела и особенности превращения энергии в данном процессе.

В осях pv этот процесс изображается прямой 1 – 2, параллель­ной оси ординат (рисунок 4.1). Уравнение прямой 1–2 называется изохорой,

v = const, т.е. dv = 0. (4.1)

Из уравнения состояния следует, что

, или , (4.2)

т.е. давление идеального газа пропорционально его абсолютной температуре.

Так как dv = 0, то работа расширения–сжатия в этом процессе не совершается.

Из первого закона термодинамики с учетом уравнения dQ/T = dS будем иметь:

, (4.3)

т. е. вся подведенная (отведенная) теплота идет на изменение внутренней энергии тела. Принимая, что с_v = const, получим:

. (4.4)

Рис. 4.1 – Изображение изохорного процесса в pv и Ts координатах

Если в процессе участвует М кг или V_н м³ газа, то количество Теплоты или изменение внутренней энергии газа:

. (4.5)

где V_н количество газа в м³ при нормальных условиях.

Из уравнения , учитывая, что в данном случае v₁ = v₂ , следует, что:

(4.6)

т.е. в Тs – координатах (рисунок 4.1) изохорный процесс описывается логарифмической зависимостью. При ds > 0 (процесс 1–2) теплота подводится к рабочему телу; при ds < 0 (процесс 1–3) теплота отводится. Подкасательная (отрезок с_v – ds на оси абсцисс) определяет значение теплоемкости. Площадь под кривой процесса в TS – координатах (заштрихованная площадь) определяет количество теплоты, которое подводится в этом процессе (с учетом масштаба диаграммы).