Газовые циклы

При изменении объёма газ совершает работу.

При изобарическом процессе работа определяется как \(A = p\mathrm{\Delta}V\)

\(A\) — работа газа [Дж]

\(p\) — давление газа [Па]

\(\mathrm{\Delta}V\) — изменение объёма [м³]

Если газ расширяется, то работа газа положительна, A > 0.

Если газ сжимается, то работа газа отрицательна, A < 0.

Если не происходит изменения объема газа, то работа равна нулю, A = 0.

Работа, совершаемая над газом равна работе, совершаемой газом, но взятой с обратным знаком: \(A_{над\ газом} = - A_{газа}\)

Работа газа — площадь под кривой на pV-диаграмме.

Работа газа за цикл — площадь внутри замкнутой фигуры

Если цикл совершается по часовой стрелке, то работа газа за цикл положительна.

Если цикл совершается против часовой стрелки, то работа газа за цикл отрицательна.

Внутренняя энергия одноатомного идеального газа определяется формулой: \(\mathrm{\Delta}U = \frac{3}{2}\text{vR}(T_{2} - T_{1})\)

\(U\) — внутренняя энергия [Дж]

\(\nu\) — количество вещества газа [моль]

\(R\) — универсальная газовая постоянная, равная 8,31 [Дж/моль∙К]

\(T\) — температура газа в Кельвинах [К]

Если температура газа увеличивается, то изменение внутренней энергии газа положительно, ΔU > 0.

Если температура газа уменьшается, то изменение внутренней энергии газа отрицательно, ΔU < 0.

Если температура газа не изменяется, то изменение внутренней энергии газа равно нулю, ΔU = 0.

Первое начало термодинамики представляет собой закон сохранения энергии, в применении к тепловым явлениям. Оно гласит, что тепло, полученное газом, идет на изменение внутренней энергии и совершение работы:

\(Q = \mathrm{\Delta}U + A\)

\(Q\) — тепло, полученное газом [Дж]

\(\mathrm{\Delta}U\) — изменение внутренней энергии [Дж]

\(A\) — работа газа [Дж]

Адиабатический процесс — термодинамический процесс, при котором система не обменивается теплотой с окружающим пространством.

Адиабатическими могут считаться либо очень быстрые процессы, либо процессы в теплоизолированной среде.

В первом начале термодинамики при адиабатическом процессе необходимо положить Q = 0.

Коэффициент полезного действия (КПД) — отношение полезно использованной энергии газа, ко всей полученной энергии: \(\eta = \frac{A_{п}}{Q_{н}} \cdot 100\% = \frac{Q_{н} - Q_{х}}{Q_{н}} \cdot 100\%\)

\(\eta\) — коэффициент полезного действия, КПД [%]

\(Q_{н}\) — количество теплоты, полученное от нагревателя [Дж]

\(Q_{х}\ \)— количество теплоты, отданное холодильнику [Дж]

\(A_{п}\) — полезная работа газа, равная \(A_{п} = Q_{н} - Q_{х}\) [Дж]

Цикл Карно — максимально возможный КПД любой тепловой машины.

КПД цикла Карно определяется температурами нагревателя и холодильника:

\(\eta = \left( 1 - \frac{Т_{х}}{Т_{н}} \right) \cdot 100\%\)

\(\eta\) — коэффициент полезного действия, КПД [%]

\(Т_{н}\) — температура нагревателя [К]

\(Т_{х}\) — температура холодильника [К]

Интернет-энциклопедия по школьным предметам от Maximum Education. Учебник поможет решить домашнее задание, подготовиться к контрольной и вспомнить прошлые темы.

Газовые циклы