3. Первый закон термодинамики для закрытой системы



жүктеу 123,84 Kb.
бет7/8
Дата04.01.2022
өлшемі123,84 Kb.
#31592
түріЗакон
1   2   3   4   5   6   7   8
идеальные газы

3.4.2. Энтальпия


Многие термодинамические расчеты облегчаются при использовании аддитивных свойств термодинамических тел, называемых энергетическими или калорическими параметрами состояния (функции состояния, получаемые расчетным путем). Такое название эти параметры состояния получили потому, что в их размерностях присутствует единица энергии [Дж] или [ккал]. С некоторыми из них мы уже познакомились: это энтропия S [Дж/К] и внутренняя энергия U [Дж]. Теперь познакомимся с энтальпией.

Преобразуем выражение первого закона термодинамики (3.35), записав его в виде





(3.38)

В равенстве (3.38) сумма (u+Рv) является функцией состояния или энергетическим параметром состояния, ее назвали энтальпией и обозначили буквой h [Дж/кг], в переводе с греческого энтальпия - нагреваю, параметр ввел в 1909 г. Г.Камерлинг-Оннесом



(3.39)

                              
В выражении (3.39) h - удельная энтальпия, для всей массы тела полная энтальпия обозначается буквой H [Дж] и рассчитывается как



(3.40)

  

 Полная энтальпия H обладает свойствами аддитивности (суммирования), т.к. внутренняя энергия U и объем V - величины экстенсивные, а давление Р - величина интенсивная. Удельная энтальпия h обладает свойствами интенсивной величины. Энтальпия относится к энергетическим (калорическим) параметрам.

Энтальпия имеет определенный физический смысл. Прокомментируем физический смысл энтальпии с помощью рисунка 3.7. В цилиндре с поршнем находится газ при давлении Р. Давление газа на поршень уравновешивается внешним силовым воздействием F, т.е. система находится в равновесном состоянии. Энергию газа такой системы можно представить в виде суммы двух энергий: внутренней энергии газа - U и потенциальной энергии газа, которая характеризуется работой внешних сил, уравновешивающих давление газа, затраченных на заполнение газом данного объема.




 

Получение потенциальной энергии газом может быть проиллюстрировано в виде работы внешних сил, затраченной на перемещение поршня в цилиндре, в случае заполнения его газом при постоянном давлении от нулевого объема V=0 до объема V. Поскольку при заполнении газом цилиндра над газом со стороны окружающей среды была совершена работа, то энергия газа увеличилась на величину этой работы. Это потенциальная энергия давления газа, которая расчитывается как произведение внешней силы F на перемещение поршня x или как произведение давления газа на изменение его объема от 0 до V






В итоге получили, что полная энергия такой системы есть сумма U+PV, а это и есть энтальпия H=U+PV.
Таким образом, энтальпия есть полная энергия расширенной системы, представляющая сумму внутренней энергии и внешней – потенциальной энергии давления.

Как любой параметр состояния, энтальпия может быть определена любой парой независимых параметров состояния.


Используя понятие энтальпии, первый закон термодинамики можно записать в виде



(3.41)





(3.42)

                                  

Из выражения (3.41) видно, что энтальпией удобно пользоваться при определении теплоты в изобарных процессах (Р=const) ∂qp=dhр.

Изобарная теплоемкость тела тоже может быть расчитана с использованием величины изменения энтальпии




(3.43)

                       

Необходимо обратить внимание на то, что выражение (3.43) справедливо только для изобарных процессов, т.е. разность энтальпий можно рассчитать как произведение изобарной теплоемкости на изменение температуры только при Р=const dhp=CpdT. В общем случае изменение энтальпии можно представить как полный дифференциал, выраженный через частные производные энтальпии от любой пары независимых параметров состояния. Например, выразим изменение энтальпии через ее зависимость от давления и температуры

 




(3.44)

             

используя выражение (3.43) для первого слагаемого получим





(3.45)

                           

При определении энтальпии, как и для внутренней энергии, выбирают начало отсчета. Хотя выбор параметров начала отсчета энтальпии произволен, т.к. в термодинамике важно не абсолютное ее значение, а разность, необходимо иметь в виду, что начало отсчета и внутренней энергии и энтальпии связаны между собой. Так, если uо= 0, то при тех же условиях hо = Роvо > uо.

В практике широко используется диаграмма h, s. Для нее начало отсчета энтальпии и энтропии выбирается при одинаковых параметрах состояния. Используя h, s- диаграмму, легко графически представляются и рассчитываются основные процессы в теплоэнергетике: изобарный, адиабатный, а также оцениваются необратимости на трение и дросселирование.


предыдущий параграф

содержание

следующий параграф


жүктеу 123,84 Kb.

Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3   4   5   6   7   8




©g.engime.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет
рсетілетін қызмет
халықаралық қаржы
Астана халықаралық
қызмет регламенті
бекіту туралы
туралы ережені
орталығы туралы
субсидиялау мемлекеттік
кеңес туралы
ніндегі кеңес
орталығын басқару
қаржы орталығын
қаржы орталығы
құрамын бекіту
неркәсіптік кешен
міндетті құпия
болуына ерікті
тексерілу мемлекеттік
медициналық тексерілу
құпия медициналық
ерікті анонимді
Бастауыш тәлім
қатысуға жолдамалар
қызметшілері арасындағы
академиялық демалыс
алушыларға академиялық
білім алушыларға
ұйымдарында білім
туралы хабарландыру
конкурс туралы
мемлекеттік қызметшілері
мемлекеттік әкімшілік
органдардың мемлекеттік
мемлекеттік органдардың
барлық мемлекеттік
арналған барлық
орналасуға арналған
лауазымына орналасуға
әкімшілік лауазымына
инфекцияның болуына
жәрдемдесудің белсенді
шараларына қатысуға
саласындағы дайындаушы
ленген қосылған
шегінде бюджетке
салығы шегінде
есептелген қосылған
ұйымдарға есептелген
дайындаушы ұйымдарға
кешен саласындағы
сомасын субсидиялау