Эксергия. Термодинамические процессы в газах, парах и их смесях. (Занятие 4)

1. Часть 1

Техническая
термодинамика
Занятие 4
Эксергия. Термодинамические процессы в газах, парах и
их смесях. Термодинамические процессы идеальных
газов.

2. ЭКСЕРГИЯ

(греч. ex-высокая степень; ergon-работа)
- максимальная работа, которую может
совершить ТД система при переходе из
данного состояния в состояние
термодинамического равновесия с
окружающей средой при отсутствии иных,
кроме окружающей среды источников
теплоты (РАБОТОСПОСОБНОСТЬ)

3.

Lmax t Q1
Максимальная работа – работа равновесного цикла Карно:
T2
t 1
T1
Lmax
Полезная работа цикла:
T1
1 Q1
T2
L Q1 Q2
Полученная
теплота
Q1 S холT1
Отданная теплота
холодному источнику
Q2 S холT2

4.

При равновесности:
S хол Sгор
Lmax Q1 SгорT1
Но при неравновесном процессе!!!
Потеря
эксергии
L Lmax L
Q1 SгорT1 Q1 S хол T1
T1 S хол Sгор

5.

Обозначив:
S хол Sгор Sсист
Получим уравнение Гюи-Стодолы (1889):
француз-физик
словацкий теплотехник
L T0 Sсист
Рассеивание
энергии!

6. Термодинамические процессы

обратимые
необратимые
Процессы, после совершения которых в прямом,
а потом в обратном направлении вся система
тел, принимающих участие в процессе,
возвращается в свое первоначальное
состояние…

7.

обратимость
p
2
1
v
l1 2 l2 1
Линии процессов подчиняются одному уравнению!

8. Термодинамические процессы

равновесные
неравновесные
Равновесный процесс - процесс, в котором
все параметры системы при его протекании
меняются достаточно медленно по сравнению
с процессом релаксации.

9. Термодинамические процессы

Введение понятия обратимых
равновесных процессов
упрощает расчеты и дает возможность
получить приближенные результаты.

10. Основные термодинамические процессы

Изохорный (v=const)
Изобарный (p=const)
Изотермический (T=const)
Адиабатный (S=const)
Политропный (n=const)
(Греч.)
«изос» - равный
«терме» - теплота
«адиабатос» непроницаемый
«поли» - много
«тропос» - путь

11. План исследования термодинамических процессов

1) Закономерность изменения состояния
газа (уравнение процесса, графическое
отображение)
2) q
3) u
4) l
5) Запись 1 закона ТД для процесса
6) i
7) s

12. Изохорный процесс

1.
2.
v const
q u cv T2 T1
p1 p2
T1 T2

13. Изохорный процесс

3.
u cv T2 T1
v2
4.
l pdv 0
v1
5.
q u
6
i c p T2 T1
7.
T2
p2
S c p ln cv ln
T1
p1

14. Изобарный процесс

1.
2.
p const
q c p T2 T1
v1 v 2
T1 T2

15. Изобарный процесс

3.
u cv T2 T1
4.
l p v2 v1 R T2 T1
5.
q u l
6
i c p T2 T1
7.
T2
v2
S c p ln cv ln
T1
v1

16. Изотермический процесс

1.
2.
T const
q ?
p2 v 1
p1 v 2

17. Изотермический процесс

3.
4.
u 0
v2
p1
l RT ln RT ln
v1
p2
5.
q l
6
i 0
7.
p1
v2
S R ln
R ln
p2
v1

18. Адиабатный процесс

1.
2.
dq 0
q 0
T2 v1
pv const ;
T1 v 2
k
k 1
T2 p2
;
T1 p1
k 1
k

19. Адиабатный процесс

3.
4.
5.
6
7.
u cv T2 T1
R
1
T1 T2
p1v1 p2v2
l cv T1 T2
k 1
k 1
l u
i c p T2 T1
S 0

20. Политропный процесс

T2 v1
pv const ;
T1 v 2
n
n 1
T2 p2
;
T1 p1
n 1
n

21. Политропный процесс

3.
u cv T2 T1
4.
1
p1v1 p2v2
l
n 1
5.
q u l
6
7.
i c p T2 T1
T2
S сn ln
T1
q cn T2 T1

22. Обобщающее значение политропного процесса

процесс
xар-ка
n
c
изохорный
v=c
±
cv
изобарный
p=c
0
cP
изотермический
T=с
1
адиабатный
s=c
k
0
n
n k
cv
n 1
политропный
n=c