Дәріс 3. Газдардың жылусыйымдылығы

Дәріс 3. Газдардың жылусыйымдылығы

1. 
   Газ қоспасының жылусыйымдылығы
   
2. 
   Жылусыйымдылықтың түрлері
   
3. 
   Адиабат көрсеткіші
   
4. 
   Жылусыйымдылықтың газ параметрлерінен тәуелділігі
   

Дененің температурасын 1⁰С өзгерту үшін, берілетін немесе одан алынатын жылу мөлшерін жылусыйымдылық деп атайды.

Си жүйесінде энергия мөлшерінің өлшем бірлігі ретінде Дж алынады. Си жүйесінде джоуль барлық энергияларды: жылу, механикалық, сәулелік және т.б. энергияларды өлшеуге қолданылатын универсалді өлшем бірлік болып табылады. Жылулық өлшем бірлігі ретінде 1 Дж механикалық жұмысты жылуға айналдыру мөлшері алынады. Механикалық энергия өлшемі түрінде Джоуль 1Н күшпен денені 1 м қашықтыққа қозғалтатын жұмыс шамасы (1 Дж=Нм=1 кгм²/с²) алынады.

Жылусыйымдылықтың зат мөлшеріне қатынасын меншікті жылусыйымдылық деп атайды. Меншікті жылусыйымдылықтың мынадай түрлері бар: массалық с кДж/кг*к; көлемдік с^I, кДж/м³к; молдік кДж/(кмоль·К). Олардың арасындағы байланыс мынадай:

Жылусыйымдылық жылудың берілу және әкетілу түрінен тәуелді. Тұрақты қысымдағы жылусыйымдылық- изобаралық с_р-деп, ал тұрақты көлемдегі жылусыйымдылық- изохоралық с_v деп ажыратылады. Бұл жылусыйымдылықтардың өзара байланысын Майер теңдеуі көрсетеді:

мұндағы-R –газ тұрақтысы, кДж/кг∙к.

Жылусыйымдылықтардың қатынасы адиабат көрсеткіші деп аталады.
с_р/с_v=К. (3)

Изохоралық процесте берілетін жылу тек газды ішкі энергиясын өзгертуге жұмсалады, ал изобаралық процесте ол жылу жұмыс жасау үшін де жұмсалады. Сондықтан с_р>с_v . Идеал газдың жылусыйымдылығы температурадан тәуелді. Бұл белгілері бойынша нақтылы және орташа жылусыйымдылықтар болып ажыратылады. Температураның шексіз аз өзгеруіне сәйкес келетін жылусыйымдылықты нақты жылусыйымдылық деп атайды. c=dq/dT. Температраның Т₁-ден Т₂-ге өзгеруіне сәйкес жылусыйымдылықты орташа жылусыйымдылық деп атайды.

Идеал газдардың жылусыйымдылығы температурадан ғана емес сонымен қатар газдардың атомдар санына және процестің түріне де тәуелді.

Нақты газдардың жылусыйымдылығы олардың табиғи қасиеттерінен, температурасы мен қысымынан да тәуелді.

Газдар үшін жылыту және суыту кезіндегі тұрақты көлемдегі және тұрақты қысымдағы газ күйінің өзгерістері ерекше ескеріледі:

Бұл екі жағдайға жылусыйымдылықтың әртүрлі шамасы сәйкес келеді. Сонымен, нақты және орташа жылусыйымдылықтар былайша бөлінеді:

а) тұрақты көлемдегі мольдік ();

тұрақты қысымдағы мольдік ();

б) тұрақты көлемдегі массалық ();

тұрақты қысымдағы ();

в) тұрақты көлемдегі көлемдік ();

тұрақты қысымдағы көлемдік ().

Тұрақты көлемдегі және қысымдағы мольдік жылусыйымдылықтардың арасында мынадай тәуелділік байқалады:

Бір атомды газдар үшін к=1.67, екі атомды газдар үшін к=1.46 ал үш және көп атомды газдар үшін к=1.29.

Газ қоспалары үшін алынған жылусыйымдылық

массалық:

көлемдік:

молдік:

1. 
   Меншікті жылусыйымдылықтың анықтамасын беріңіз
   
2. 
   Орта және нақты жылусыйымдылықтардың өзара айырмашылығы
   
3. 
   Жылусыйымдылықтардың түрлерін айтыныз
   
4. 
   Майер теңдеуінің физикалық мәнін түсіндір
   
5. 
   Газ қоспасының жылусыйымдылығын қалай анықтайды
   
6. 
   Жылусыйымдылықтың өлшем бірліктерін атаңыз
   

1. 
   Бахмачевский Б.И. и др. «Теплотехника». - М.: Металлургиздат, 1969. - б.28-49
   
2. 
   Нащокин В.В. «Техническая термодинамика и теплопередача». - М.: Высшая школа, 1980. - б. 3-15
   

3. 
   Лариков Н.Н. «Тепдлтехника» - Стройиздат., 1985. – б.16-21
   

Дәріс 4. Жылу динамикасының бірінші заңы

1. 
   Заттың сақталу және айналу заңы.
   
2. 
   Жылу динамикасының бірінші заңы.
   
3. 
   Жылу динамиканың аналитикалық кескіні.
   

Жылу динамикасының бірінші заңы М.В. Ломоносов ашқан энергияның сақталу және айналу заңының газға арналған бір түрі болып саналады. Бұл заң материяның, қозғалыстың және күштік жойылмайтының оның бір түрден екінші түрге айналатынын көрсетеді.

Жылу динамикасының бірінші заңы механикалық және жылу энергиясының өзара айналуының ара қатнасын көрсетеді:
Q=L (1)
мұндағы, Q - жұмысқа айналатын жылу мөлшері;

L – Q жылу мөлшерінен алынатын жұмыс.

СИ жүйесінде Q мен L бір өлшеммен Дж алынады.

Энергияның өлшем бірліктері мына қатнаста болады.

1 Дж 0,102 кгс·м 0,24 кал

1 Кал 4,18 Дж 0,43 кгс·м

1 Дж 2,39 10^-4 ккал 2,78 10^-7 кВт ·сағ 0,74 ft lbg

Қуат 1 Вт 0,102 кгс·м/с 0,24 кал/с 1,36 10^-3 а.к.

1 ат. күші 736 Вт 75 кгс·м/с 175,5 кал/с 542,5 ft lbg

Жылу динамикасының бірінші заңын қолдана отырып жылу қоңдырғысының ПӘК табуға болады.

ПӘК – жылудың жұмысқа айналуының жетілу дәрежесін көрсетеді.

Егер 1 кВт/ сағ кететін отын мөлшелері белгілі болса, онда ПӘК-ті

мұндағы, b - отынның меншікті мөлшері, кг/ кВт·сағ

Qт - жылудан алынған жылулық мөлшері, кДж/кг

Кезкелген денеге арналған жылу динамикасының бірінші заңының дифференциалдық түрде алынған аналитикалық кескіні.
dQ = dU + dL (2)
мұндағы, dQ – массасы М, кг жұмысшы денеге сырттан жіберілген жылу мөлшері;

dU - Жұмысшы дененің ішкі энергия өзгерісі;

dL – сыртқы қысымды жеңуге кетірген жұмысшы дененің атқаратын жұмысы (ұлғаю процесінің сыртқы жұмысы)

1 кг кезкелген газдың күйінің өзгерісіне арналған түрі мынадай:

Процестің толық өзгерісін сипаттайтын теңдеу:

1. 
   Жылу динамикалық бірінші заңы
   
2. 
   Жылу мен жұмыстың өлшем бірліктерінің қатнасы
   
3. 
   ПӘК формуласын жазыныз
   
4. 
   Жылу динамикасының бірінші заңының аналитикалық кескінің түсіндір
   
5. 
   Ішкі энергияның формуласын жазыныз
   

1. 
   Бахмачевский Б.И. и др. «Теплотехника». - М.: Металлургиздат, 1969. - б.22-28
   
2. 
   Нащокин В.В. «Техническая термодинамика и теплопередача». – М.: Высшая школа, 1980. – б. 45-62
   
3. 
   Лариков Н.Н. «Теплотехника» - Стройиздат., 1985. – б.21-30