Классикалық (феноменологиялық) термодинамикада энергияның әр түрінің өзара түрлену заңдары оқылады. Техникалық термодинамика жылу мен жұмыстың өзара түрлену заңдылықтарын қарастырады

Осыдан:

немесе

dq  di  vdp

2

(94’)

q_12  i₂  i₁  _ vdp
1

Термодинамикалық жүйе энтальпиясының абсолюттік мәнін

(95)


dq  di  vdp

теңдеуін интегралдай отырып алуға болады. Интегралдау нәтижесінде өрнекке і
үшін интегралдау тұрақтысы ⁱ₀ кіреді:

i  _(dq  vdp)  i₀
яғни, жүйе энтальпиясы кейбір аддитивті тұрақты ⁱ₀
анықталады.
(96)
дейін дәлдікте

Бұл тұрақтыны еркінше таңдайды, және көп жағдайларда идеал газ энтальпиясын (р→0) 0 °С кезінде нөлге тең деп есептейді, ал интегралдау константасын ескермейді.
Егер термодинамикалық жүйеде қайтымды процестер жүрсе жәнеде көлемнің өзгеруі рdv жұмысымен қатар, жүйенің көлемінің өзгеруімен байланыссыз болса және сыртқы объектіге берілетін жұмыс өндірілсе, онда
теңдеудің оң жағына қосымша мүше l_v кіреді.

dq  du  pdv  dl_v
dq  di  vdp  dl_v
(97)
(98)

Теңдеулер (97) және (98) термодинамикалық жүйенің күй өзгерістерінің қайтымды процестері үшін термодинамиканың бірінші заңының жалпы талдамалы өрнегі болып табылады.

р = соnst кезінде теңдеу келесідей жазылады:
dq _p  di (99)
di энтальпияның дифференциалы тұрақты қысым кезіндегі процесте қатысатын жылудың элементарлы мөлшері болады. Қысымның тұрақтылығы- мен өтетін процесте барлық жылу энтальпияның өзгерісіне шығындалады:
2

q_p  _ di  i₂  i₁
1
(100)

Онда, (94’) теңдеуден алынады:


di  dq  vdp,
немесе
p₂
i₂  i₁  q  _ vdp
p₁
(101)

Энтальпияның өзгерісі толығымен жұмысшы дененің бастапқы және соңғы күйлерімен анықталады және аралық күйлерге тәуелді болмайды.

_ di  0
(102)

Энтальпия күйдің негізгі параметрлерінің функциясы болмағандықтан, di газ күйін сипаттайтын кез-келген тәуелсіз ауыспалылар кезінде осы функцияның толық дифференциалы болады:

Осыдан:
i  f ( p, v);

i  (v,T );
i  F( p,T )
(103)

di  (i / p)_v dp  (i / v) _p dv di  (i / T )_v dT  (i / v)_T dv di  (i / T ) _p dT  (i / p)_T

(104)

А мен В екі нүктесінің арасында өтетін барлық процестердегі меншікті энтальпияның өзгерісі, бірдей.
Энтальпияның физикалық мәнін келесі мысалды қарастырумен түсіндіруге болады. Газды цилиндрде қозғалатын поршеньге массасы 1 кг кір орналастырылған. Поршеньнің ауданы f, жұмысшы дененің ішкі энергиясы u. Кірдің потенциалдық энергиясы кір массасының m биіктікке s көбейтіндісіне тең. Газ қысымы р кір массасымен теңесетіндіктен, оның потенциалдық энергиясы келесідей жазылады:
ms = pfs (105)
Көбейтінді fs газдың меншікті көлемі болады. Осыдан:
ms = рv. (106)
Қысымның көлемге көбейтіндісі – жұмыс, оны р қысыммен көлемі V газды сыртқы ортаға енгізу үшін жұмсау қажет. Сонымен, жұмыс рv газдың потенциалдық энергиясы, ол поршеньге әсер ететін күштерге тәуелді. Сыртқы күштер үлкен болса, қысым да р үлкен болады, және де қысымның потен- циалдық энергиясы да рv артады.
Егер цилиндрдегі газды және жүктелген поршенді, кеңейтілген жүйе деп атап, бір жүйе деп қарастырсақ, онда бұл жүйенің толық энергиясы «Е» газдың ішкі энергиясынан «u» және рv тең жүкті поршеньнің потенциалдық энергиясының қосындысынан тұрады:
E = u + pv = i (107)
Осыдан энтальпияның i кеңейген жүйенің энергиясына (дененің және қоршаған ортаның) тең екенін көреміз. Осы энтальпияның физикалық маңызы.
Булар, газдар, газ қоспалары үшін энтальпия мәнін техникалық және анықтама әдебиеттерден табуға болады. Осы деректерді қолдана отырып, тұрақты қысым кезінде процеске қатысатын жылу мөлшерін анықтауға болады. Энтальпия жылыту және суыту қондырғыларын есептеу кезінде қолданылады және жұмысшы дененің күй параметрі ретінде жылу есептеулерін жеңілдетеді.

ның теңдеуі
dq_v  du,
немесе q_v
q_p
 u₂  u₁
 i₂  i₁
түрленеді, p=const кезінде

(108)

Идеал газдың энтальпиясы, ішкі энергия сияқты, температураның функциясы болады және басқа параметрлерге тәуелсіз.
Шынында, идеал газ үшін

i  u(T )  pv  u(T )  RT
Демек, екі қосылғыш та тек температураға тәуелді болғандықтан, ^{i }
Онда ішкі энергия сияқты, мұнда да теңдеу алынады:
(i / T ) _p  (i / T )_v  di / dT
(109)
f (T )

(110)

яғни идеал газ күйінің өзгеруінің кез-келген процесінде температура бойынша энтальпияның өзгерісінің туындысы толық туынды болады.

жүктеу/скачать 1,72 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: