1.6 Изменение внутренней энергии рабочего тела.

В общем случае любое тело обладает внутренней энергией, которая включает в себя кинетическую энергию теплового движения составляющих его молекул и потенциальную энергию их взаимодействия. Для идеального газа энергия взаимодействия молекул равна нулю, а энергия их теплового движения изменяется только в зависимости от температуры.

Единицей измерения внутренней энергии в системе СИ является [Дж] или [кДж].

Удельная внутренняя энергия; то есть рассчитанная для 1 кг рабочего тела, определяется соотношением:

u= , [Дж/кг] (1.33)

Так как величина внутренней энергии зависит только от температуры и не зависит от вида процесса, она является параметром состояния рабочего тела. В теплотехнических расчетах требуется знать изменение внутренней энергии, а не ее абсолютное значение. Поэтому для всех видов процессов изменение внутренней энергии определяется по формуле:

, (1.34)

где С_v – удельная теплоемкость при V=const.

Для практических расчетов, требующих учета зависимости С_v от температуры, имеются эмпирические формулы и таблицы удельной внутренней энергии, сосчитанной для состояния, которое указывается в заголовке таблицы. Это позволяет определять изменение энергии в любом процессе.

1.7. Энтальпия рабочего тела.

Энтальпия – это тепловая функция состояния газа, введенная Камерлинг-Онессом, с ее помощью значительно упрощается рассмотрение термодинамических процессов и их расчеты.

Удельная энтальпия, отнесенная к массе рабочего тела:

(1.35)

Через удельные величины энтальпия определяется соотношением:

(1.36)

или (1.37)

Учитывая, что запишем: (1.38)

так как по уравнению Майера , то (1.39)

Следовательно (1.40)

В теплотехнических расчетах обычно требуется знать изменение энтальпии, а не ее абсолютное значение:

, (1.41)

где С - удельная теплоемкость при P=const

Как мы видим, изменение энтальпии не зависит от вида процесса, а только от параметра состояния ( Т ), следовательно и сама функция является параметром состояния рабочего тела.

Разделив получаем: (1.42)

То есть независимо от характера процесса изменение энтальпии в нем в К раз больше изменения внутренней энергии.

1.8. Энтропия рабочего тела

Энтропия- эта функция возникла в ходе теоретического поиска наиболее благоприятных условий превращения теплоты в работу в тепловых двигателях и определяет меру необратимого рассеивания энергии. В обратимых процессах с идеальным газом энтропия системы постоянна dS = 0. Для реальных необратимых процессов энтропия системы возрастает, то есть часть энергии рассеивается.

Энтропия обозначается S, единица измерения в системе СИ [Дж/кг*К] процессов: (1.43)

Количество участвующего в процессе определяется соотношением:

(1.44)

При S>0 теплота кпд системы подводится;

При S<0 теплота отводится..

В практических расчетах чаще всего интересуются изменением энтропии, а не ее постоянным значениям.