technika cieplna.doc

(103 KB) Pobierz

W termodynamice klasycznej praca równa jest energii jaką układ termodynamiczny wymienia z otoczeniem przy zmianie swoich param

W termodynamice klasycznej praca równa jest energii jaką układ termodynamiczny wymienia z otoczeniem przy zmianie swoich parametrów makroskopowych (objętość, położenie, natężenie pola, itp) jeżeli w otoczeniu wywołuje pracę rozumianą jako wielkość makroskopową, np. przesunięcie tłoka, przepływ prądu elektrycznego. Zmiana energii wewnętrznej układu nie powodująca wykonania pracy makroskopowej jest ciepłem (cieplnym przepływem energii).

W termodynamice uogólnieniem definicji pracy przyjętej w mechanice jest praca uogólniona. Wyrażenie na nieskończenie małą pracę (pracę elementarną) ma postać różniczki:

$\delta W = \sum_i X_i d x_i \,$

gdzie:

· xi - parametry zewnętrzne układu (zmienne ekstensywne),

· Xi - odpowiadające parametrom siły uogólnione (zmienne intensywne).

Parametry xi i Xi nazywane są zmiennymi sprzężonymi.

Jeżeli układ dokonuje przejścia między dwoma stanami, to praca układu jest równa sumie całek prac elementarnych. Całka ta zależy od od sposobu przejścia między punktami. Oznacza to że praca elementarna w ogólności nie jest różniczką zupełną względem współrzędnych xi, ale może być różniczką zupełną dla niektórych procesów (np przemiany adiabatycznej izotermicznej gazu) i odpowiada zmianie potencjałów termodynamicznych (odpowiednio energii swobodnej, energii wewnętrznej)

Co wyraża wzór:

$W = \sum_i \int_C X_i\,\mathrm{d}x_i$

Praca bezwzględnaJest to praca wykonana przez czynnik termodynamiczny wtedy gdy ciśnienie otoczenia jest równe zero. Pracę tę można obliczyć rozpatrując układ cylinder – tłok

Przy ¥ małym dx czynnik wykonuje pracę dl=kdx, gdzie k – siła, dx droga. Przy pracy bez tarcia siłę k równoważy ciśnienie działające na tłok. Stąd: k=pA, gdzie p – ciśnienie, A- przekrój, dl=p A dx Þ dl=p dv

p – bezwzględne ciśnienie statyczne wewn. cylindra

dv – przyrost objętości w cylindrze

Praca zewnętrzna przemiany jest pracą makroskopowych sił zewnętrznych i jest związana ze zmianą stanu układu. Pracę zewnętrzną oddawaną do otoczenia przez układ przyjęto za dodatnią (dV>0), a pracę zewnętrzną pobieraną przez układ z otoczenia za ujemną (dV<0). W szczególnym przypadku praca zewnętrzna ogranicza się do pracy zmiany objętości, a wtedy dla przemian odwracalnych ciał prostych mamy

Rys. 1. Interpretacja graficzna pracy zewnętrznej na wykresie p-V

Praca zewnętrzna przemiany zależy od rodzaju przemiany, a w celu jej obliczenia należy znać charakterystyczną dla tej przemiany zależność ciśnienia

od objętości.

W przypadku występowania oporów wewnętrznych np. w postaci tarcia wewnętrznego praca zewnętrzna przemiany Lz1,2 różni się od pracy przemiany L1,2 o zawsze dodatnią pracę, która idzie na pokonanie oporów wewnętrznych Lw1,2, czyli

L1,2 = Lz1,2 + Lw1,2

Praca wewnętrzna jest to praca która w całości zamieniana jest na ciepło , jest wywołana nieodwracalnym zjawiskiem

Praca techniczna jest to praca wykonana (pobrana) w jednym cyklu przez idealną maszynę przepływową.

Praca techniczna jest równa sumie algebraicznej prac napełniania, ekspansji i wytłaczania. praca techniczna: Lt = V(p1-p2 )