Українські рефератиучбові матеріали на українській мові

RefBaza.com.ua пропонує студентам та абітурієнтам найбільшу базу з рефератів! Також ви можете ділитися своїми рефератами для поповнення бази.

Гази і теплові машини

Реферат: Гази і теплові машини

План:

1. Закон ідеального газу.

2. Перше початок термодинаміки. Адиабатический процес.

3. Друге початок термодинаміки.

4. Принцип дії теплових машин.

5. ККД теплових двигунів й інше початок термодинаміки.

6. Уравнение Ван-дер-Ваальса.

Закон ідеального газу.

Експериментальний:

Основними параметрами газу є температура, тиск тож обсяг. Обсяг газу істотно залежить тиску і температури газу. Тому необхідно знайти співвідношення між обсягом, тиском і температурою газу. Таке співвідношення називається рівнянням стану.

Експериментально було знайдено, що з даного кількості газу хорошому наближенні виконується співвідношення: при постійної температурі обсяг газу обернено пропорційна прикладеному щодо нього тиску (мал.1):

V~1/P , при T=const.

Наприклад, якщо тиск, чинне на природний газ, збільшиться вдвічі, то обсяг зменшиться майже половину початкового. Це співвідношення відомий як закон Бойля (1627-1691)-Мариотта(1620-1684), може бути записати й дуже:

PV=const.

Це означає, що з зміні одній з величин, інша також зміниться, причому тож їхній твір залишиться постійним.

Залежність обсягу від температури (мал.2) було відкрито Ж. Гей-Люссаком. Він виявив, що з постійному тиску обсяг даного кількості газу прямо пропорційний температурі:

V~T , при Р=const.

Графік цієї залежності проходить через початок координат і, при 0К його обсяг стане рівний нулю, що, вочевидь немає фізичного сенсу. Це спричинило припущенню, що -2730С мінімальна температура, що можна досягти.

Третій газовий закон, відомого як закон Шарля, названий на честь Жака Шарля (1746-1823). Цей Закон говорить: при постійному обсязі тиск газу прямо пропорційно абсолютної температурі (рис.3):

Р~T, при V=const.

Добре відомим прикладом дії цього закону України є балончик аерозолю, який вибухає в вогнищі. Це наслідок різкого підвищення температури при постійному обсязі.

Ці три закону є експериментальними, добре выполняющимися у реальних газах лише до того часу, поки тиск і щільність невідь що великі, а температура дуже близька до температурі конденсації газу, тому слово "закон" невідь що наближається до цим властивостями газів, але це стало загальноприйнятим.

Газові закони Бойля-Мариотта, Шарля і Гей-Люссака можна объеденить за одну більш загально співвідношення між обсягом, тиском і температурою, яке справедливо для певної кількості газу:

PV~T

Це свідчить, що з зміні одній з величин P, V чи Т, зміняться і інші величини. Цей вислів перетворюється на ці три закону, після ухвалення однієї величини постійної.

Тепер треба врахувати ще одну величину, яку досі ми вважали постійної - кількість цього газу. Експериментально підтверджено, що: за постійних певній температурі й тиску замкнутий обсяг газу збільшується прямо пропорційно масі цього газу:

PV~mT

Ця залежність пов'язує все основні величини газу. Якщо вводити на цю пропорційність коефіцієнт пропорційності, ми одержимо рівність. Проте досліди показують, що у різних газах цей коефіцієнт різний, тому замість маси m вводять кількість речовини n (число молей).

У результаті дістаємо:

PV=nRT

(1)

, де n - число молей, а R - коефіцієнт пропорційності. Величина R називається універсальної газової постійної. Сьогодні найточніше значення цієї величини одно:

R=8,31441 ± 0,00026 Дж/Моль

Рівність (1) називають рівнянням стану ідеального газу чи законом ідеального газу.

Кількість Авогадро; закон ідеального газу на молекулярному рівні:

Те, що стала R має одну і те значення всім газів, є чудове відбиток простоти природи. Це вперше, хоча у трохи інший формі, усвідомив італієць Амедео Авогадро (1776-1856). Він дослідним шляхом встановив, що рівні обсяги обсяги газу при однакових тиску і температурі містять однакове число молекул. По-перше: з рівняння (1) видно, що й різні гази містять однакову число молей, мають однакові тиску і температури, то, при умови постійного R вони займають рівні обсяги. По-друге: число молекул щодо одного молі всім газів однаково, що безпосередньо випливає з визначення моля. Тому ми можемо стверджувати, що обсяг R постійна всім газів.

Кількість молекул щодо одного молі називається числом Авогадро NA. Нині встановлено, що кількість Авогадро одно:

NA=(6,022045±0,000031)·10-23 моль-1

Оскільки загальна кількість молекул N газу одно числу молекул щодо одного молі, помноженому на число молей (N=nNA), закон ідеального газу можна переписати так:

PV=nRT=N/NART

чи

PV=NkT

(2)

, де k називається постійної Больцмана і має значення однакову:

k= R/NA=(1,380662±0,000044) ·10-23 Дж/К

Перше початок термодинаміки. Адиабатический процес.

Внутрішня енергія газу - це сума кінетичною і потенційної енергії всіх молекул цього газу. Вочевидь, що внутрішня енергія газу повинна збільшуватися або з допомогою скоєння над газом роботи, або шляхом повідомлення йому певної кількості теплоти. І навпаки, якщо газ робить роботу над зовнішніми тілами або тепловий потік спрямований з газової системи, то енергія цією системою повинна зменшуватися.

Через війну дослідів Джоуля (як і багатьох інших) було сформульовано закон, за яким зміна внутрішньої енергії (DU) замкнутої системи можна записати наступного вигляді:

(DU)=Q- W

(3)

, де Q-количество теплоти, повідомлене системі, а W-работа чинена системою.

Вислів (3) відомий як перше початок термодинаміки. Оскільки теплота Q і W висловлюють способи передачі енергії до системи або з неї, внутрішня енергія змінюється відповідно до ними. Отже перше початок термодинаміки є просто формулюванням закону збереження енергії.

Уравнение (3) застосовно як до замкнутим системам, і до не замкнутим, з урахуванням зміна енергії через зміну кількості речовини цієї системи.

При переході системи вже з стану до іншого (1 у два) кількість теплоти Q, сообщённое системі, і W, совершённая системою, залежить від конкретного процесу (чи шляху), у якому брала участь система. І на різних процесів ці величини різні, навіть якщо початкові і кінцеві стану системи однакові. Проте експерименти показали, що з однакових початковому і кінцевому станах різницю Q-W однакова всім процесів, переводить систему вже з стану до іншого.

Адиабатическим називається процес, у якому не від системи не відбирається і повідомляється енергії. Такий процес може статися, якщо система ізольована чи протікає так швидко, що теплообмін мало відбувається. Прикладом процесу, дуже близького до адиабатическому, є розширення газів у двигунах внутрішнього згоряння.

При повільному адиабатическом розширенні з рівняння (3) слід (оскільки Q=0 (з визначення адиабатического процесу)):

(DU)=- W

(4)


Схожі реферати

Статистика

[1] 2 3 4