Љазаљстан республикасыныў білім жшне ’ылым министрлігі

ДЩріс 2

2 Идеалды жЩне на›ды газдардыЈ жылусыйымдылы“ы.

3 Газ ›оспасыныЈ жылусыйымдылы“ы.

4 Жылу динамикасыныЈ екінші заЈы, негізгі жа“дайы.

5 Айналмалы процестер. Тік жЩне кері процестер.

6 Идеал газ энтропиясы. Карно циклы. Тік жЩне кері Карно циклдары.

Газ ›оспасы деп бір-бірімен химиялы› реакция“а кірмейтін жеке газдар ›оспасын айтады. љоспада“ы Щр газ бас›а газдардан тЩуелсіз йзініЈ бар ›асиеттерін са›тайды жЩне ол йзі “ана толтырыл“ан кйлемдегі сия›ты Щсер етеді.

ЫдыстыЈ ›абыр“асына газдыЈ молекулалары парциалды (›±рамдас бйліктері) деп аталатын ›ысым ту“ызады.

Газ ›оспасыныЈ жылусыйымдылы“ы

ДененіЈ температурасын 1 ⁰С йзгерту Їшін, берілетін немесе одан алынатын жылу мйлшерін жылусыйымдылы› деп атайды.

Жылусыйымдылы›тыЈ зат мйлшеріне ›атынасын меншікті жылусыйымдылы› деп атайды. Меншікті жылусыйымдылы›тыЈ мынадай тЇрлері бар:

массалы› , Дж/(кгК);

кйлемдік , Дж/(м³К);

молдік , Дж/(кмольК).

Идеал газдыЈ жылусыйымдылы“ы температурадан тЩуелді. Б±л белгілері бойынша на›тылы жЩне орташа жылусыйымдылы›тар болып ажыратылады.

ТемператураныЈ шексіз аз йзгеруіне сЩйкес келетін жылусыйымдылы›ты на›ты жылусыйымдылы› деп атайды.

ТемператраныЈ t₁-ден t₂-ге йзгеруіне сЩйкес жылусыйымдылы›ты орташа жылусыйымдылы› деп атайды.

Идеал газдардыЈ жылусыйымдылы“ы температурадан “ана емес сонымен ›атар газдардыЈ атомдар санына жЩне процестіЈ тЇріне де тЩуелді.

На›ты газдардыЈ жылусыйымдылы“ы олардыЈ таби“и ›асиеттерінен, температурасы мен ›ысымынан да тЩуелді.

Газдар Їшін жылыту жЩне суыту кезіндегі т±ра›ты кйлемдегі жЩне т±ра›ты ›ысымда“ы газ кЇйініЈ йзгерістері ерекше ескеріледі:

Жылусыйымдылы› жылудыЈ берілу жЩне Щкетілу тЇрінен тЩуелді. Т±ра›ты ›ысымда“ы жылусыйымдылы›- изобаралы› с_р-деп аталады.

- , Дж/(кгК);

- , Дж/(м³К);

- , Дж/(кмольК).

Т±ра›ты кйлемдегі жылусыйымдылы›- изохоралы› с_v деп ажыратылады.

- , Дж/(кгК);

- , Дж/(м³К);

- , Дж/(кмольК).

Б±л жылусыйымдылы›тардыЈ йзара байланысын Майер теЈдеуі кйрсетеді:
,(3)м±нда“ы R –газ т±ра›тысы, Дж/(кгК)
Немесе:

,(4)

м±нда“ы - универсалды газ т±ра›тысы, = 8314 Дж/(кмольК).

Изохоралы› процесте берілетін жылу тек газды ішкі энергиясын йзгертуге ж±мсалады, ал изобаралы› процесте ол жылу ж±мыс жасау Їшін де ж±мсалады. Сонды›тан с_р>с_v .

Техникалы› термодинамикада жылусыйымдылы›тардыЈ ›атынасы адиабат кйрсеткіші деп аталады (Пуассон коэффициенті).

1 кг газдыЈ жылыту кезіндегі бастап›ы температурасынан соЈ“ы температурасына дейін жылу мйлшері мына формуламен аЈы›талады:

Осы интегралды есептеу Їшін мына функцияны білу керек .

Егер жЩне температурадан тЩуелді емес деп есептесек, молдік жылусыйымдылы›тар шамалы теЈ болып, газдыЈ атомды›тан тЩуелді болады.

ТермодинамиканыЈ бірінші бастамасы (заЈы), барлы› процестер мен ›±былыстар“а ›олданылатын, жалпылама, таби“аттын универсалды заЈы болып табылатын, масса мен энергияныЈ са›талу жЩне айналу заЈынаЈ жылулы› ›±былыстар“а ›осымшасы болып табылады.

Сапа жа“ынан айырмашылы“ы бар, энергияныЈ са-алуан тЇрлері бар (т±тас дененіЈ ›оз“алысына байланысты, кинетикалы› энергия; электр зарядтарыныЈ ›оз“алысына байланысты электрлік энергия; молекулалы› жЩне молекула ішіндегі ›оз“алыс›а байланысты ішкі энергия жЩне т.б.

Берілген тЇрдегі энергия деЈелердіЈ йзара ЩсерініЈ нЩтижесінде, энергиясыныЈ йзге кез-келген тЇріне ауыса немесе айнала алады жЩне де о›шаулан“ан жЇйеде барлы› тЇрдегі энергиялардыЈ ›осындысы т±ра›ты шама болып табылады. изге сйзбен айт›анда, о›шаулан“ан жЇйеніЈ энергиясы, жЇйедегі кез-келген процестердіЈ барысында йзгермейді; энергия жо“алмайды жЩне жо›тан пайда болмайды (энергияныЈ са›талу жЩне айналу заЈдары).

Энергия ±“ымы материя ›оз“алысымен біте байланысты: энергия материя ›оз“алысыныЈ физикалы› йлшемі. ЭнергияныЈ жеке тЇрлерініЈ айырмашылы“ы материалды› денелердіЈ ›оз“алу пішіндерініЈ сапалы› айырмашылы›тарыныЈ бар болуымен тЇсіндіріледі. Дене энергиясыныЈ бір-біріне айналуы, материя ›оз“алысыныЈ шексіз мЇмкіндігін, бір пішіннен екінші пішінге ауыса алатынды“ын бейленеді. Сонды›тан, энергия са›талу заЈы материалды› дЇниеніЈ ›оз“алысыныЈ жойылмайтынды“ыныЈ дЩлелі болып табылады.

Ж±мыс денесініЈ ішкі энергиясы – барлы› кинетикалы› энергияныЈ Їдемелі жЩне айналушы ›оз“алысында“ы, оныЈ молекуларыныЈ ж±мысшы денедегі функциялы› жа“дайы.

СИ жЇйесінде ішкі энергияныЈ йзгеруініЈ йлшем бірлігі - Дж (Джоуль), меншікті ішкі энергияныЈ йлшем бірлігі - Дж/кг.

ДененіЈ ішкі энергиясын , Дж, мына формуламен аны›тайды:

±нда“ы - молекулардыЈ ішкі кинетикалы› энергиясы, Дж;

м±нда“ы - молекулардыЈ меншікті ішкі кинетикалы› энергиясы, Дж/кг;

ТермодинамикасыныЈ 1-заЈы механикалы› жЩне жылу энергиясыныЈ йзара айналуыныЈ ара›атынасын кйрсетеді.

1 кг ж±мысшы денесі Їшін термодинамикалы› бірінші заЈыныЈ дифференциалды тЇрінде аналитикалы› формуласы:

.(9)

Жылулы› жЩне ж±мыс мйлшері процесстіЈ функциялары, ал ішкі энергия жа“дайдыЈ функциясы. Сонды›тан (6) теЈдеу мына тЇрінде болады:

ж±мысшы дененіЈ М кг Їшін:

љ±нсыз кЇй кезіндегі, тік жЩне кері ба“ытта“ы ›айтымсыз процесстер йтеді. ПроцесстердіЈ ба“ыттылы“ы жЩне олардыЈ йтуініЈ жалпы тЇрін, жылудинамикасныЈ екінші заЈымен аны›тайды

Техникалы› жылудинамикасында екінші заЈды ›олданады да, жылулы› процесс жа“дайы кезіндегі, жылулы›тыЈ механикалы› ж±мыс›а айналуын аны›тайды. Сонымен, жылудинамикасыныЈ бірінші заЈынан шы“атын жылулы› пен ж±мыс аралы›, санды ›атынастары са›талуы тиіс. Жылулы› ›оз“алт›ышында, толассыз ж±мыс ат›арылуы Їшін, айналы процесс ›ажет. (сурет 1)

Жылулы› ж±мыс›а айнал“ан циклды тік цикл деп атайды. (сурет 1а). ОныЈ нЩтижесінде механикалы› ж±мыс іске асырылады. Кері цикл дегеніміз – ж±мысты пайдалынатын цикл (сурет 1а). Кері циклымен ж±мыс істейтін тоЈазыт›ыш жЩне жылусорапты ›оЈдыр“ылары. Циклдар Щр тЇрлі процесстерден к±р±лу мЇмкін.

а

ба) тік цикл; б) кері цикл
СЇрет 1 – Айналмалы процесс
Термиялы› пайдалы Щсері коэффициенті (ПШК) – цикл ж±мысыныЈ, жеткізілген жылу“а ›атынасы :
,(1)

м±нда“ы - цикл“а келтірілген жылулы›тыЈ мйлшері, кДж/кг;

Термиялы› П.Ш.К. циклы, Щр тЇрлі уа›ытта бірден кем, себебі, >0.

Кері циклдарын эффектілігін кйрсету Їшін тоЈазыт›ыш коэффициент деген тЇсініктеме бар :
.(2)

ТоЈазыт›ыш коэффициенттіЈ мйлшері бірден асады.

Француз “алымы Сади Карно 19 “асырдыЈ бірінші жартысында жылудыЈ ж±мыс›а Їлкен табыспен айналуын ›арастыратын идеал циклді енгізді.

Тік Карно циклы – жылулы›, ›оз“алт›ыштардыЈ идеалды циклы болып табылады. Тік Карно циклы екі адиабатты жЩне екі изотермиялы› процесстерден т±рады (сурет 2)

1-2 – изотермиялы› ±л“аю; 2-3 – адиабатное ±л“аю;

3-4 – изотермиялы› сы“ылу; 4-1 – адиабатное сы“ылу
Сурет 2 - Тік Карно циклы
Тік Карно циклында“ы термиялы› ПШК жЩне аралы“ында осылай аны›талады:
.(3)

Б±л жылулы› машиналардыЈ идеалды циклы.

Тік Карно циклы екі адиабатты жЩне екі изотермиялы› процесстерден т±рады (сурет 3)

1-4 – адиабатты› ±л“аю; 4-3 – изотермиялы› ±л“аю;

3-2 – адиабатты› сы“ылу; 2-1 – изотермиялы› сы“ылу
Сурет 3 - Кері Карно циклы
Энтропия грекше айналу деген сйзден шы››ан. Энтропия термодинамикалы› жЇйеніЈ функциясы. Ол жЇйе мен сырт›ы ортаныЈ арасында жЇретін жылу алмасу прцесініЈ жЇру ба“ытын сипаттайды.

СИ жЇйсіндегі энтропия йлшем бірлігі Дж/К, ал меншікті энтропия - Дж/(кгК).

КЇй функциясы ретінде энтропияныЈ мЩніЈ кЇй теЈдеуініЈ кймегімен кез-келген екі термиялы› параметрдіЈ функциясы ретінде табу“а болады:

Газдар Їшін энтропияныЈ мЩні нольге теЈ.

2 Жылусыйымдылы›тардыЈ тЇрлерін айтыныз

3 Жылусыйымдылы›тыЈ йлшем бірліктерін атаЈыз

4 Газ ›оспасыныЈ жылусыйымдылы“ын ›алай аны›тайды

5 Жылу динамикалы› бірінші заЈы

6 Жылу динамикасыныЈ бірінші заЈыныЈ аналитикалы› кескініЈ тЇсіндір

7 Ішкі энергияныЈ формуласын жазыныз

8 Жылу динамикасыныЈ екінші заЈы туралы тЇсінік.

9 ЖылудинамикасыныЈ екінші заЈыныЈ бірінші заЈ“а ›ара“анда“ы айырм ашылы“ы.

10 Энтропия дегеніміз не?

11 Карно циклын тЇсіндірініз.

12 Карно циклыныЈ ПШК формуласын жазыЈыз

2 Нащокин В.В. «Техническая термодинамика и теплопередача». - М.: Высшая школа, 1980. - б.3-15

3 Асамбаев А.Ж. «Техникалы› термодинамиканыЈ негіздері» - 2006. – б.4-16

4 Кабашев Р.А. «Жылу техникасы» - М.: Полиграфсервис., 2008. – б. 32-66

5 Баскаков Б.В., Берг О.К., Витт и др. «Теплотехника» - М.: Энергоатомиздат., 1991. – б. 4-11, б. 40-41

6 ЭнергетиканыЈ электронды› энциклопедиясы.

• 
  
  жүктеу/скачать 1.19 Mb.
  
  Достарыңызбен бөлісу: