Параметри стану робочого тіла

1. Основні параметри стану робочого тіла.

Сюди відносять тиск, об’єм (питомий), температуру.

1.1. Об’єм. Питомий об’єм.

V[м³]—обєм.

Ư[м³/кг]—питомий об’єм.

Ư=1/ρ; ρ—густина.

1.2. Тиск.

Р[Па]—тиск. Розрізняють абсолютний (повний) тиск, надлишковий (манометричний) тиск, атмосферний (барометричний) тиск, вакуум.

Тиск—це сила в 1Н, що діє на площу 1м² [Па]=[Н/м²]

Існують такі співвідношення між тисками:

Р_абс.=Р_над.+Р_атмосф; Р_пов.=Р_маном.+Р_баром.; Р_абс.=Р_{атмосф.}-Р_вак.; Р_пов.=Р_{баром.­}-Р_вак.

Співвідношення між одиницями вимірювання тисків:

1тех.атм.=1кг/см²=9,8·10⁴Па=10м.вод.ст.=735мм.рт.ст. 0,1МПа 1Бар;

1Бар=750мм.рт.ст.;

1фіз.атмосф.=760мм.рт.ст.

1.3. Температура.

Т[К]; t[ºC].

Температура—ступінь нагріву тіла. Визначають за шкалами Кельвіна та Цельсія. Температура тіла змінюється пропорційно кінетичній енергії руху його молекул. Т(f)=(mƯ²)/2, де m—маса молекули, кг; Ư—швидкість руху молекул, м/с.

Спільне між шкалами Кельвіна і Цельсія—ціна поділок шкал, або різниця температур, або темп падіння чи зростання температури. За початок відліку по шкалі Цельсія прийнята температура, що відповідає потрійному стану води при нормальному атмосферному тиску. Потрійний стан—сумісне існування води, льоду, водяної пари. За початок відліку по шкалі Кельвіна прийнята температура абсолютний нуль при якій припиняється тепловий рух молекул, тіло перестає існувати, розпадається. Усі температури за шкалою Кельвіна додатні. Вірне таке співвідношення між температурами Т=t+273,15.

2. Теплоємність.

Теплоємність—теплофізичний параметр стану робочого тіла, якій вказує на те, яку кількість теплоти в Джоулях необхідно підвести до тіла, щоб його температура зросла на один кельвін [Дж/К].

Залежно від одиниці вимірювань робочого тіла розрізняють такі теплоємності:

масову (питому) с= [Дж/(К·кг)];

об’ємну с΄= [Дж/( К·м³)];

мольну с_μ= [Дж/ (К·кмоль)].

Залежно від термодинамічного процесу розрізняють ізобарну теплоємність (коли робоче тіло змінює свої параметри при сталому тиску) с_р [Дж/(К·кг)], а також ізохорну теплоємність (зміна параметрів при сталому об’ємі) с_v [Дж/( К·кг)].

Для одного і того тіла при однакових параметрах стану с_р>с_v.

с_р і с_v зв’язані між собою такими двома рівняннями:

1) рівняння Майера

с_р-с­_v R,

де R—газова стала конкретного газу [Дж/(кг·К)], береться з таблиць або підраховується для даного газу за формулою (наприклад, для О₂, =32, R_O2=8314:32=259,8125 [Дж/(кг·К)]. Знак „=”—для ідеальних газів, знак „>”—для реальних;

2) рівняння показника адіабати

,

де к—показник адіабати (для одноатомних к=1,67; двоатомних—к=1,4; три і багатоатомних к=1,33).

Теплоємність для кожного тіла залежить від температури. Залежність є поліноміальною загального вигляду, а для теплотехнічних розрахунків обмежується температурою в третій степені.

Розрізняють середню теплоємність даного тіла в термодинамічному процесі.

Розрізняють миттєву теплоємність