Дипломная работа: Параметры и уравнения состояния. Первое начало термодинамики. Смеси идеальных газов

энтропия – s; [s] = Дж/кг×К.

Внутренняя энергия ТС – это общий запас энергии ТС за вычетом кинетической энергии ТС в целом и её потенциальной энергии положения. Внутренняя энергия ТС зависит от природы вещества, его массы и от параметров состояния ТС. С увеличением массы пропорционально ей возрастает и внутренняя энергия, так как она является экстенсивным свойством ТС. Таким образом, внутренняя энергия ТС является её функцией состояния.

Энтальпия ТС – это энергия расширенной ТС, состоящая из внутренней энергии и работы, которую следует совершить, чтобы ТС объёмом V переместить в окружающую среду с давлением P. Как и внутренняя энергия, энтальпия ТС является её функцией состояния.

Каждая ТС, находящаяся в состоянии равновесия, характеризуется уравнением состояния вида:

F(P, V, T) = 0. (1.4)

Параметры состояния ТС должны быть одинаковыми по всему её объёму. В таком случае её состояние вполне определяется заданием двух параметров, а третий является их функцией:

P = F1(V, T); V = F2(P, T); T = F3(P, V). (1.5)

Уравнение состояния идеального газа:

для единичной массы ТС:

Pv = RT; (1.6)

для массы ТС:

PV = MRT. (1.7)

Уравнение состояния для реальной ТС:

,(1.8)

где: R – универсальная газовая постоянная; a, b – постоянные для каждого газа.

Универсальная газовая постоянная R может быть выражена следующим образом:

[R] = Дж/(моль×К); [Rμ] = Дж/(кг×К).

,(1.9)

где μ – молярная масса ТС.

Далее подстрочный индекс "μ" опустим.

Международный Комитет CODATA (The Committee on Data for Science and Technology) рекомендует следующее значение универсальной газовой постоянной (от 2002 года):

R = 8,314472 Дж/(моль×К).

Задачи для самостоятельного решения.

Задача № 1-1. Манометр показывает давление РМ = 6 кгс/см2 при барометрическом давлении РБ = 752 ммHg. Каково будет абсолютное давление РА, если его выразить в Н/м2, барах, кгс/м2, в кгс/см2, в ммHg, в ммН2О? Каково будет показание манометра, выраженное в этих же единицах, при атмосферном давлении РБ = 0,590 бар, если абсолютное давление останется неизменным? Принять ускорение свободного падения равным g = 9,807 м/с2, плотность воды ρВ = 1 г/см3, плотность ртути ρРТ = 13,6 г/см3.

Задача № 1-2. В конденсаторах турбины поддерживается абсолютное давление, равное РА1 = 0,03 кгс/см2, РА2 = 3,807 кН/м2. Определить вакуум в каждом конденсаторе и выразить его в процентах от барометрического давления РБ = 753 ммHg.

Задача № 1-3. Микроманометр (см. рис.1.1), присоединенный к воздухопроводу, заполнен спиртом с плотностью ρСП = 0,8 г/см3. Определить абсолютное давление в воздухопроводе, если длина столба жидкости в трубке микроманометра, наклоненной под углом α = 30°, равна 180 мм, а барометрическое давление РБ = 1,02 бар. Выразить абсолютное давление в барах, ммHg, и кг/см² .

Рис.1.1.

Задача № 1-4. Давление в паровом котле РМ = 0,4 бар при барометрическом давлении РБ1 = 725 ммHg. Чему равно будет избыточное давление в котле, если показание барометра повысится до РБ2 = 785 ммHg, а состояние пара в котле останется прежним?