Физическое состояние газа или пара определяется шестью параметрами состояния: удельным объемом, давлением, температурой, энтальпией, внутренней энергией, энтропией. Наиболее часто состояние однородного рабочего тела определяют любыми тремя параметрами, называемыми основными или термическими; они связаны между собой определенными зависимостями. Другие -три параметра, а также скрытые количества теплоты фазовых переходов однозначно выражаются через основные.
Объем единицы массы однородного вещества называют удельным:
v = V/М, где V— объем, м3; М — масса вещества, кг.
Масса единицы объема вещества называется плотностью:
r = М/V.
Очевидно:
v=1/r, r =1/ v и vr=1.
В молекулярно-кинетической теории давление газа рассматривается как средняя сила ударов молекул, совершающих хаотические непрерывные перемещения, о стенки сосуда, в котором заключен газ. Давление определяется величиной нормальной составляющей силы, действующей на единицу поверхности, и измеряется в паскалях (1 Па = 1 Н/м2). Более крупными единицами измерения давления являются кПа и МПа или кН/м2 и МН/м2. Давления измеряют также в барах (1 бар= 105 Па).
Термодинамическим параметром является только абсолютное давление, отсчитываемое от абсолютного нуля или абсолютного вакуума. Абсолютное давление pабс = pатм + p1 Здесь pатм — атмосферное давление; p1 — давление в сосуде. Избыточное давление или разряжение не могут служить параметрами состояния тела, ибо их значения зависят от атмосферного давления.
Температура — физическая величина, характеризующая степень нагретости тела. Измерять температуру можно только косвенно, используя зависимость от нее других физических характеристик и свойств реальных тел (объема, электрического сопротивления и т. д.). За единицу измерения температуры принимают градус. При построении международной практической (эмпирической) шкалы Цельсия (°С) за основные точки приняты температуры таяния льда и кипения воды при давлении 760 мм рт. ст. Интервал между этими точками поделен на 100 частей — градусов.
В соответствии с молекулярно-кинетической теорией газов температура тела (вещества) пропорциональна средней кинетической энергии его молекул. Абсолютный нуль температуры соответствует такому состоянию вещества, когда прекращается движение молекул. Температуру, отсчитываемую от этого нуля, называют абсолютной или термодинамической и выражают в градусах Кельвина (К).
Помимо температурных шкал Цельсия и Кельвина используются шкалы Фаренгейта (°Р) и Реомюра (°К). Связь между этими шкалами следующая:
toC=(TK-273)=(5/4)toR=(5/9)(toF-32); 1oC=1К.
Определение других параметров — внутренней энергии, энтальпии и энтропии — будет дано при дальнейшем изложении.
Выделенную для термодинамического исследования группу тел или одно тело называют термодинамической системой. Все, что находится вне системы, называют внешней, или окружающей, средой. Воздух, находящийся в каком-либо сосуде, например в цилиндре, закрытом поршнем, можно рассматривать в качестве термодинамической системы. Воздух снаружи цилиндра будет являться окружающей средой.
Система и окружающая среда могут обмениваться энергией и веществом. Если обмена энергией не происходит, то систему называют изолированной, или замкнутой. При наличии энерго обмена со средой в форме теплоты и механической энергии систему называют термомеханической. Если система не обменивается веществом с окружающей средой, то такую систему называют закрытой. Систему, имеющую обмен веществом со средой, называют открытой.
Закрытую систему, не обменивающуюся теплотой с окружающей средой, называют адиабатной.
Системы могут быть одно- и многокомпонентными; компонентом называют любые химически однородные вещества. Систему, внутри которой отсутствуют поверхности раздела, называют гомогенной, а если такие поверхности имеются — гетерогенной (вода и лед; лед, вода и пар). Гомогенные (однородные) части системы, разделенные поверхностями раздела, называют фазами.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.