Изобарный процесс. Задача № 4.8. Изотермный процесс

Практическое занятие

Изобарный процесс

Задача № 4.8

В цилиндре, площадь поперечного сечения которого равна 1 дм², под поршнем находится 0,5 кмоль азота при t₁ = 63 °С. Поршень находится под постоянной внешней нагрузкой F = 2кН. Газу при постоянном давлении извне сообщается теплота Q_p = 6300 кДж, вследствие чего он расширяется, отодвигая поршень. Определите параметры p₂, υ₂, t₂ в конце процесса, изменение внутренней энергии ΔU, изменение энтальпии ΔI и работу расширения L_p, совершенную газом. Среднюю удельную изобарную теплоемкость азота принять постоянной и равной 1,068 кДж/(кг·град).

Изотермный процесс

Изотермный процесс – процесс протекающий без изменения температуры газа, т.е.

Изображения изотермного процесса изменения состояния идеального газа на p–υ – [равнобочная гипербола] и T–s – диаграммах показаны на рис.

С учетом уравнения состояния идеального газа (4.1) соотношение между удельным объемом и давлением в этом процессе

(4.15)

или для двух точек процесса 1–2

(4.16)

В изотермном процессе внутренняя энергия и энтальпия идеального газа не изменяются

;

(4.17)

а вся теплота, подведенная к газу, расходуется на совершение работы

(4.18)

С учетом уравнения состояния идеального газа

(4.19)

Изменение энтропии в изотермном процессе может быть определено следующим образом

(4.20)

Теплоемкость изотермического процесса [в соответствии с (2.1)]

(4.21)

так как количество теплоты, подведенной к термодинамической системе или отведенной от нее, отлично от нуля, а изменение температуры термодинамической системы равно нулю.

Задача № 4.9

1 кг воздуха при температуре t₁ = 30 °С и начальном давлении p₁ = 0,1 МПа сжимается изотермно до конечного давления p₂ = 1 МПа. Определить конечный объем, затрачиваемую работу и количество теплоты, отводимое от воздуха.