ТЕПЛОФИЗИКА И ОСНОВЫ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ
ТЕПЛОТЕХНИКИ
90
Аналогично внутренней энергии и энтальпии энтропия для идеального газа
является параметром состояния (
∫
=
0
dS
). Можно доказать, что и для реальных
газов это утверждение остается в силе (теорема Карно).
5.3. Основные термодинамические процессы
Термодинамические
процессы
сопровождаются
как
изменением
параметров, так и выполнением работы (за исключением процесса
V
= const).
При этом предварительно вводится ряд условий, упрощающих проведение
анализа:
−
рабочим телом является идеальный газ;
−
процессы обратимы и протекают без внутренних потерь;
−
процессы протекают в закрытой системе;
−
в пределах исследуемого процесса теплоемкость остается постоянной;
−
в промежуточных точках имеет место равновесное состояние;
−
параметры одинаковы по всему объему.
Реальные процессы отличаются от теоретических в той мере, в какой
перечисленные условия соблюдаются. Из всего многообразия возможных
термодинамических процессов обычно исследуют четыре, которые
характеризуются постоянством одного из основных параметров. К ним
относятся изохорный (
V'
= const), адиабатный (
S
= const и
q
= 0),
изобарный (
Р
= const), изотермический (
Т
= const).
Все перечисленные процессы широко используются при анализе многих
физических явлений и при обосновании технологических режимов. Ниже
каждый из процессов рассматривается в отдельности.
Для изучения изохорного процесса преобразуем уравнение состояния (5.2).
P
1
V'
1
/
T
1
=
P
2
V'
2
/
T
2
=
R
,
(5.37)
где
V'
1
=
V'
2
P
1
/
T
1
=
P
2
/
T
2
.
Количество теплоты можно определить следующим образом:
dq
=
C
V
dT
,
q
=
U
2
–
U
1
=
C
V
(
T
2
–
T
1
).
(5.38)
Работа расширения рассчитывается по зависимости
0 '
2
1
'
'
=
=
∫
V
V
PdV l
.
(5.39)
Изменение энтропии
dS
=
dq
/
T
=
C
V
dT
/
T
;
∆
S
=
C
V
ln(
T
2
/
T
1
).
(5.40)
Изображение процесса в
РV
- и
TS
-координатах дано на рис. 5.5
Таким образом, при изохорном процессе вся теплота затрачивается на
изменение внутренней энергии, а работа равна нулю. Закономерности процесса
