Физические свойства газа

Состояние однородного газа определяется 3-мя параметрами — абсолютным давлением р, плотностью r и абсолютной температурой Т, из которых только два являются независящими. Уравнение Ф (р, r, Т) = 0, связывающее эти величины, именуется уравнением сос­тояния.

Уравнение Клапейрона для массы газа т, занимающей объем V, имеет вид

pV= mRT, (1.10)

где R — газовая неизменная, измеряемая в Физические свойства газа СИ в Дж/ (кг • К). Уравнение (1.10) можно записать также в виде

p/r = RT. (1.11)

Уравнение Клапейрона для 1-го киломоля газа m записывается в виде

, (1.12)

где — универсальная газовая неизменная, величина неизменная для всех газов и равная 8314 Дж/ (кмоль • К).

Для воздуха газовая неизменная равна

. (1.13)

Удельный объем газа u и его плотность r связаны Физические свойства газа соотношением:

.

Газ именуется совершенным, если давление р, плотность r и абсолютная температура Т удовлетворяют уравнению Клапейрона (1.11) либо (1.12) и удельную внутреннюю энергию газа U можно предс­тавить в виде

,

где cV — теплоемкость газа при неизменном объеме.

Для реальных углеводородных газов уравнение состояния представляется последующим образом:

(1.14)

либо

. (1.15)

Тут ; (1.16)

z — коэффициент сжимаемости; рс, Тс Физические свойства газа — критичные давление и температура, т.е. давление и температура в критичной точке.

Критичной точкой именуется точка на карте изотерм (диаг­рамме состояния р — V — Т) , в какой исчезает различие меж насы­щенным паром и жидкостью. При температуре выше критичной не существует двухфазных состояний. Вещество находится в однофазовом состоянии.

Для Физические свойства газа природных углеводородных газов коэффициент сжимаемости определяется по экспериментальным кривым.

Система находится в термодинамическом равновесии, если пара­метры, определяющие ее состояние, остаются неизменными.

Обратимым процессом именуется процесс конфигурации состояния системы, который, будучи проведен в оборотном направлении, возвра­щает ее в начальное состояние через те же промежные состояния, и при Физические свойства газа всем этом в окружающей среде никаких конфигураций не происходит.

Обратимый процесс можно представить как непрерывную последо­вательность сбалансированных состояний, т.е. как квазистатический процесс. Исключительно в том случае, когда реальный процесс может рассматриваться как квазистатический, при выводе формул, описывающих его, можно воспользоваться уравнениями сбалансированного состояния (1.10) — (1.16).

1-ое начало термодинамики Физические свойства газа выражает закон сохранения энер­гии в применении к преобразованиям механической энергии в тепло­вую и назад. Для квазистатических процессов его можно сформули­ровать последующим образом: подведенное к единице массы газа элемен­тарное количество теплоты dQ расходуется на увеличение внутренней энергии газа dU ина выполнение работы расширения pdu :

(1.17)

Количество теплоты dQ Физические свойства газа, сообщенное газу, не является полным дифференциалом, потому что зависит не только лишь от исходного и конечного состояния газа, да и от самого процесса конфигурации состояния. Если уравнение (1.17) помножить на интегрирующий множитель 1/Т, то по­лучим полный дифференциал некой функции, именуемой энтро­пией:

. (1.18)

При переходе газа из состояния 1 в состояние 2 изменение Физические свойства газа энтропии S2 — S1 не находится в зависимости от процесса перехода, а определяется только началь­ным и конечным состояниями.

Для совершенного газа

, (1.19)

где k – сp / cV — показатель адиабаты Пуассона; ср и сV – теплоемкости газа при неизменном давлении и при неизменном объеме соответственно, отнесенные к единице массы. Они измеряются в Физические свойства газа СИ в Дж/(кг • К). Определенное по формуле (1.19) приращение энтропии тоже отнесено к единице массы.

Процесс, происходящий без термообмена системы с окружающей средой, именуется адиабатическим, а процесс, происходящий при неизменной энтропии, — изоэнтропическим. Изоэнтропический процесс описывается уравнением адиабаты Пуассона, которое выходит из уравнения (1.19), если положить S2 = Sl , т.е.

(1.20)

Процесс Физические свойства газа, происходящий при неизменной температуре, именуется изотермическим. Он описывается уравнением Бойля — Мариотта

. (1.21)

Энтальпией, отнесенной к единице массы (либо теплосодержание при неизменном давлении), именуется функция

, (1.22)

которая определяется только состоянием газа, к примеру, его темпера­турой и давлением.

При адиабатическом течении реального газа через дроссель (вентиль, диафрагму и т.д.) из области большего давления Физические свойства газа pi в область меньше­го давления p2 наблюдается изменение температуры, вызванное изме­нением давления. Это явление именуется эффектом Джоуля —Том­сона. Если за дросселем восстанавливается исходная скорость тече­ния газа, то энтальпия сохраняется постоянной:

(1.23)

либо

. (1.24)

Температура в процессе Джоуля — Томсона может как повышаться, так и снижаться, зависимо от нрава сил взаимодействия меж Физические свойства газа молекулами газа. Один и тот же газ при различных температурах может вести себя различно. Температура, при которой эффект меняет собственный символ, именуется точкой инверсии.

Дифференциальный эффект Джоуля — Томсона характеризуется коэффициентом Джоуля —Томсона

(1.25)

зависящим от температуры и давления.

При дросселировании от высочайшего давления р1 до существенно более низкого р2 температура Физические свойства газа газа изменяется на конечную величину T1 — Т2. Этот процесс принято именовать интегральным эффектом Джоуля — Томсона. Для его свойства вводится среднее значение коэффи­циента Джоуля — Томсона

(1.26)

Для многих реальных газов составлены таблицы и построены графи­ки зависимости энтальпии от температуры и давления, диаг­рамма i — Т для метана. Эти графики могут служить для Физические свойства газа расчета эффек­та Джоуля — Томсона.

Для совершенного газа

, (1.27)

и изменение температуры за счет эффекта Джоуля — Томсона равно нулю.

Вопросы по теме 1.2.

1. Какой газ именуется совершенным?

2. Какой процесс именуется изоэнтропическим?

3. Как меняется плотность совершенного газа при увеличении давления, если процесс изотермический?

4. Как зависит внутренняя энергия совершенного газа от темпе­ратуры?

5. Как Физические свойства газа записывается уравнение состояния реального газа?


fizicheskij-smisl-singulyarnosti-i-skritih-parametrov-referat.html
fizicheskij-vakuum-polnostyu-lishyonnoe-massi-prostranstvo-dazhe-esli-bi-udalos-poluchit-eto-sostoyanie-na-praktike-ono-ne-bilo-bi-absolyutnoj-pustotoj.html
fizicheskoe-ili-psihicheskoe-uprazhnenie.html