Исследование изотермного процесса сжатия воздуха: Методические указания к лабораторной работе № 2 по курсу «Теоретические основы теплотехники»

Страницы работы

7 страниц (Word-файл)

Содержание работы

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное  агенство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего 

профессионального образования

Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет

Кафедра «Машины и технология литейного производства»

ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗОТЕРМНОГО ПРОЦЕССА

СЖАТИЯ ВОЗДУХА

Методические указания  к лабораторной работе 2

по курсу «Теоретические основы теплотехники»

Комсомольск-на-Амуре 2006

УДК 621.1.016

Исследование изотермного процесса сжатия воздуха: Методические указания к лабораторной работе 2/Сост. Б.М. Соболев. - Комсомольск-на-Амуре: ГОУВПО «КнАГТУ», 2006. - 6 с.

Приводится описание установки, порядок проведения экспериментов и обработки результатов при исследовании изотермного процесса сжатия воэдуха.

Методические указания рекомендуются для студентов направления 150400, специальностей  150101, 150106 дневной и заочной форм обучения.

Печатается по постановлению редакционно-издательского совета ГОУВПО «Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет.

Согласовано с отделом стандартизации. 

Рецензент  Э.А. Дмитриев

Цель работы: построить Pv- диаграмму сжатия воздуха при             Т - const, определить совершаемую работу и изменение энтропии изотермного процесса сжатия.

ВВЕДЕНИЕ

При   изотермном   процессе   выполняется   условие dT= 0,         или Т= const.

Уравнение изотермного процесса может быть получено из уравнения Клапейрона pv= RT, которое при  T - const,

pv =const,                                                                                        (1)

где р – давление;  v - удельный объем; R – универсальная газовая постоянная; Т - абсолютная температура.

Следовательно, на pv - диаграмме изотерма является равнобокой гиперболой (рисунке 1).

а)

б)

Риcунок 1-  Изотермный процесс: a) - на pv - диаграмме;

6) - на sT- диаграмме


Из уравнения изотермы следует закон Бойля-Мариотта: так как внутренняя энергия и энтальпия являются однозначными функциями температуры (du= сvdT, dh= cp dT) то изотермный процесс идеального газа одновременно является процессом при постоянной внутренней анергии (du= 0) и постоянной энтальпии (dh= 0).

Из первого закона термодинамики:

dq= du + dl;   т.к.  du= 0 при Т = const, то  dq= dl,

где dq - изменение удельной теплоты; du - изменение внутренней энергии; dl - изменение удельной работы.

Следовательно, все сообщенное газу количество теплоты в изотермном процессе затрачивается на совершение внешней работы:

l = pdv =RT(dv/v) = RT ln(v2/v1)

Следовательно,

q = l = RTln(v2/v1) = RTln(p1/p2).                                                (2)

Располагаемая работа l0 изотермического процесса на pv- диаграмме численно равна площади 1'122' , поэтому:

l0 = p1 v1 + l - p2 v2   

C учетом уравнения (1):

l0 =l = RTln(p1/p2).

На sT -диаграмме изотермный процесс изображается горизонтальной прямой 1-2 (рисунок 1,б). Площадь под процессом численно равна теплообмену рабочего тела с внешней средой и совершенной в процессе работы:

q= l= Т (S2S1),

где S2, S1 - энтропия конечная и начальная соответственно. Тогда в соответствии с уравнением (2) изменение энтропии в изотермном процессе будет:

DST =  S2 – S1 =  Rln(v2/v1) = Rln(p1/p2).                            (3)

Полученное соотношение   показывает,   что расстояния между изобарами   р2 = const   и   p1 = const, так же как и между изохорами  v2 = const   и   v1 = const,    по оси абсцисс    на   sT - диаграмме   не   зависят   от температуры, а зависят лишь от соотношения   давлений   p1/ р2 или   объемов   v2/v1.   

По   мере увеличения   давлений   изобара   приближается   к   оси   ординат, так   как  DST  < 0   при   р2 > p1 . Изохоры   по  мере увеличения объема, наоборот, удаляются от оси ординат,  так как DST   > 0 при v2 > v1 .

Удельная теплоемкость изотермного процесса не может быть определена из общего соотношения с = dq/dT. Так как при изотермном процессе dq ¹0, a dT = 0 то с = ± ¥. Следовательно, определить количество теплоты, подведенное к рабочему телу в изотермном процессе, с помощью удельной теплоемкости невозможно.

Похожие материалы

Информация о работе