¿Qué pasa si no existe un gas ideal constante? Introducción

¿Qué errores surgen durante las mediciones en el trabajo de laboratorio nº 4 “Determinación del calor específico de cristalización (fusión) y cambios de entropía durante la cristalización del estaño”? Explique sus razones.

En nuestro trabajo de laboratorio nº 4 surgen errores como la composición del estaño, la temperatura ambiente y el resultado también puede verse afectado por el calentamiento prolongado del estaño. Motivos: la composición del estaño puede contener algunas impurezas, por lo que esto puede afectar el resultado de la medición. La temperatura ambiente también puede considerarse un error, porque... Cada vez que hacemos este trabajo de laboratorio, utilizamos una temperatura diferente. ambiente en el laboratorio.

¿Qué gas se llama ideal? Escribe la ecuación de estado de un gas ideal y explícala.

gases ideales- Se trata de un gas cuyas moléculas se consideran puntos materiales de interacción entre sí según las leyes de colisión de bolas elásticas. Aquellos. Los modelos de gases ideales ignoran el volumen intrínseco de las moléculas y las fuerzas de interacción entre ellas. Fórmula: o PV= . Esta fórmula proporciona una relación entre los macroparámetros de una sustancia. f(P,V,T)=0 forma general de la ecuación de estado.

Un proceso es la transición de un sistema de un estado a otro.

Se obtuvo una ecuación que establece la relación entre presión, volumen y temperatura de un gas. mediados del 19 siglo por el físico francés B. Clapeyron, en la forma (PV = RT) fue escrito por primera vez por D. I. Mendeleev. Por tanto, la ecuación de estado de un gas se denomina ecuación de Clapeyron-Mendeleev.

El gas puede participar en diversos procesos térmicos, durante los cuales pueden cambiar todos los parámetros que describen su estado (P, V y T). Si el proceso avanza lo suficientemente lento, entonces en cualquier momento el sistema estará cerca de su estado de equilibrio. Estos procesos se denominan cuasiestáticos. En nuestra escala de tiempo habitual, es posible que estos procesos no avancen muy lentamente. Por ejemplo, la rarefacción y compresión de gas en onda de sonido, que ocurre cientos de veces por segundo, puede considerarse un proceso cuasiestático. Los procesos cuasiestáticos se pueden representar en un diagrama de estado (por ejemplo, en las coordenadas P, V) en forma de una trayectoria, cada punto de la cual representa un estado de equilibrio.

En el caso de masa de gas constante, la ecuación se puede escribir como: La última ecuación se llama ley unida de gases. De él se obtienen las leyes de Boyle - Mariotte, Charles y Gay-Lussac.

29. Formule la primera ley de la termodinámica en forma general y para cada isoproceso. Dibujar gráficas de isoprocesos en coordenadas. ( PV) , ( pt) , ( VERMONT) .

La primera ley de la termodinámica es la aplicación de la ley de conservación y transformación de la energía a los fenómenos estudiados por la termodinámica. Primera ley de la termodinámica- una de las tres leyes básicas de la termodinámica, representa la ley de conservación de la energía para los sistemas termodinámicos.

La primera ley de la termodinámica fue formulada a mediados del siglo XIX como resultado del trabajo del científico alemán J. R. Mayer, el físico inglés J. P. Joule y el físico alemán G. Helmholtz. La primera ley de la termodinámica a menudo se formula como la imposibilidad de la existencia de una máquina de movimiento perpetuo del primer tipo, que realizaría un trabajo sin extraer energía de ninguna fuente.

La energía es una medida cuantitativa general de todos los procesos y tipos de interacción en la naturaleza, sujeto a la ley de conservación. La energía tiene un cierto valor en cualquier estado del sistema, por lo tanto dU es función de estado.Función de estado- Esta es una función que, en un estado dado del sistema, tiene un valor muy definido, independientemente de la forma o método en el que el sistema llegue a ese estado. Cuenta con un diferencial completo. F-I del proceso- una función cuyo valor está determinado por el tipo de proceso como resultado del cual el sistema cambió su estado. Las funciones del proceso incluyen trabajo, cantidad de calor.

Primera ley de la termodinámica:

1) en un proceso isobárico(p=const)-Ley de Gay-Lussac. Cuando P=const- El diagrama de este proceso (isobara) en las coordenadas p, V se representa como una línea recta paralela al eje V. En un proceso isobárico, el trabajo del gas al expandir el volumen de a es igual y es. determinado por el área del rectángulo.

2) En un proceso isotérmico: el proceso de cambiar el estado de un sistema termodinámico a una temperatura constante (T=const) PV=const-ecuación de Boyle-Mariotte. Cuando T=const - dU=0; El diagrama de este proceso (isoterma) en las coordenadas p, V es una hipérbola, ubicada más arriba en el diagrama, mayor es la temperatura a la que ocurrió el proceso.

3) Con un proceso isocórico (V=const): el proceso de cambiar el estado de un sistema termodinámico a un volumen constante (V=const). Para los gases ideales, el proceso isocórico se describe mediante la ley de Charles: para una masa dada de gas a volumen constante, la presión es directamente proporcional a la temperatura:

Cuando V = constante

DEFINICIÓN: Un gas ideal es un gas cuyas propiedades satisfacen las siguientes condiciones:
a) las colisiones de moléculas de dicho gas se producen como colisiones de bolas elásticas, cuyas dimensiones son insignificantes;
b) de colisión en colisión, las moléculas se mueven de manera uniforme y rectilínea;
c) se desprecian las fuerzas de interacción entre moléculas.

Los gases reales a temperatura ambiente y presión normal se comportan como gases ideales. Los gases ideales pueden considerarse gases como el helio y el hidrógeno, cuyas propiedades, incluso en condiciones normales, corresponden a las leyes de un gas ideal.

El estado de una determinada masa de gas ideal estará determinado por los valores de tres parámetros: P, V, T. Estos valores, que caracterizan el estado del gas, se denominan parámetros de estado. Estos parámetros están naturalmente relacionados entre sí, por lo que un cambio en uno de ellos conlleva un cambio en el otro. Esta relación se puede especificar analíticamente como una función:

Una relación que da una conexión entre los parámetros de un cuerpo se llama ecuación de estado. Por tanto, esta relación es la ecuación de estado de un gas ideal.

Consideremos algunos de los parámetros de estado que caracterizan el estado del gas:

1) Presión(PAG). En un gas, la presión surge como resultado del movimiento caótico de las moléculas, como resultado de lo cual las moléculas chocan entre sí y con las paredes del recipiente. Como resultado del impacto de las moléculas en la pared del recipiente, una cierta fuerza promedio actuará sobre la pared desde el lado de las moléculas. dF. Supongamos que la superficie dS, Entonces . Por eso:

DEFINICIÓN (mecanicista): Presión- Este cantidad fisica, numéricamente igual a la fuerza, actuando por unidad de área de la superficie normal a ella.

Si la fuerza se distribuye uniformemente sobre la superficie, entonces. En el sistema SI, la presión se mide en 1Pa=1N/m2.

2) Temperatura(T).

DEFINICIÓN (provisional): Temperatura Un cuerpo es una cantidad termodinámica que caracteriza el estado de equilibrio termodinámico de un sistema macroscópico.

La temperatura es la misma para todas las partes de un sistema aislado en estado de equilibrio termodinámico. Es decir, si los cuerpos en contacto están en un estado de equilibrio térmico, es decir no intercambian energía mediante transferencia de calor, entonces a estos cuerpos se les asigna la misma temperatura. Si, cuando se establece contacto térmico entre cuerpos, uno de ellos transfiere energía al otro mediante transferencia de calor, entonces al primer cuerpo se le asigna una temperatura más alta que al segundo.

Cualquiera de las propiedades del cuerpo (firma de temperatura) que depende de la temperatura se puede utilizar para cuantificar (medir) la temperatura.

Por ejemplo: si seleccionamos el volumen como indicador de temperatura y asumimos que el volumen cambia linealmente con la temperatura, luego elegimos la temperatura de fusión del hielo como "0" y la temperatura de ebullición del agua como 100°, obtenemos una escala de temperatura llamada escala Celsius. Según el cual al estado en el que un cuerpo termodinámico tiene un volumen V se le debe asignar una temperatura:

Para determinar inequívocamente la escala de temperatura, es necesario acordar, además del método de calibración, también la elección del cuerpo termométrico (es decir, el cuerpo que se selecciona para la medición) y la característica de temperatura.

Conocido dos escalas de temperatura:

1) t– escala de temperatura empírica o práctica (°C). (Más adelante hablaremos sobre la elección de un cuerpo termométrico y una característica de temperatura para esta escala).

2) t– escala termodinámica o absoluta (°K). Esta escala no depende de las propiedades del cuerpo termodinámico (pero esto se discutirá más adelante).

La temperatura T, medida en escala absoluta, está relacionada con la temperatura t en escala práctica mediante la relación

t = t + 273,15.

La unidad de temperatura absoluta se llama Kelvin. La temperatura en una escala práctica se mide en grados. Celsius (°C). Valores de grados. Kelvin y grados. Los grados Celsius son iguales. Una temperatura igual a 0°K se llama cero absoluto, corresponde a t=-273,15°C

Cumpliendo las siguientes condiciones:

1) el volumen intrínseco de las moléculas de gas es insignificante en comparación con el volumen del recipiente;

2) no existen fuerzas de interacción entre las moléculas de gas;

3) las colisiones de moléculas de gas entre sí y con las paredes del recipiente son absolutamente elásticas.

2. ¿Qué parámetros caracterizan el estado del gas? Dé una interpretación cinética molecular de los parámetros p, T.

El estado de una determinada masa de gas m se caracteriza por los siguientes parámetros: presión p, volumen V, temperatura T.

3. Escriba la fórmula que conecta las temperaturas en la escala Kelvin y en la escala Celsius. Qué significado fisico¿Cero absoluto?

La relación entre la temperatura termodinámica T y la temperatura en la escala centígrada Celsius es T = t + 273,15. En el cero absoluto, la energía de las moléculas es cero.

4. Escribe la ecuación de estado de un gas ideal.

La ecuación de estado de un gas ideal (a veces la ecuación de Clapeyron o la ecuación de Clapeyron-Mendeleev) es una fórmula que establece la relación entre la presión, el volumen molar y la temperatura absoluta de un gas ideal. La ecuación tiene la forma: , donde p es la presión, Vμ es el volumen molar, T es la temperatura absoluta, R es la constante universal de los gases.

5. ¿Qué proceso se llama isotérmico? Escribe y formula la ley de Boyle-Mariotte y dibuja una gráfica de presión versus volumen.

D Para una masa dada de gas a temperatura constante, el producto de la presión del gas y su volumen es un valor constante, en . Un proceso que ocurre a temperatura constante se llama isotérmico.

6. ¿Qué proceso se llama isocórico? Escribe y formula la ley de Charles. Dibuja una gráfica de presión versus temperatura.

D La presión de una masa dada de gas a volumen constante cambia linealmente con la temperatura, a .

Un proceso que ocurre a volumen constante se llama isocórico.

7. ¿Qué proceso se llama isobárico? Escriba y formule la ley de Gay-Lussac. Dibuja una gráfica de volumen versus temperatura.

ACERCA DE El volumen de una determinada masa de gas a presión constante cambia linealmente con la temperatura: , en . Un proceso que ocurre a presión constante se llama isobárico.

8. ¿Qué proceso se llama adiabático? Escribe la ecuación de Poisson y represéntala gráficamente. (ver Apéndice No. 2)

A Un proceso diabático es un proceso que ocurre sin intercambio de calor con el medio ambiente, por tanto.

El trabajo durante la expansión adiabática se realiza debido a la pérdida. energía interna.

Ecuación de Poisson, donde es el exponente adiabático.

9. Escribe y formula la primera ley de la termodinámica. Dar el concepto de energía interna, trabajo, cantidad de calor.

La cantidad de calor que recibe el sistema va a cambiar su energía interna y realizar trabajo en contra. fuerzas externas.

El cambio en la energía interna de un sistema durante su transición de un estado a otro es igual a la suma del trabajo de las fuerzas externas y la cantidad de calor transferido al sistema y no depende del método en el que se realiza esta transición. afuera.

10. Escriba la expresión del trabajo de expansión del gas. Cómo representarlo gráficamente en un diagrama pV.

11. Aplicar la primera ley de la termodinámica a todos los procesos considerados en este trabajo de laboratorio y analizar sus consecuencias.
12. Defina las capacidades caloríficas específicas y molares y escriba la relación entre ellas.

Capacidad calorífica específica de una sustancia – valor igual a la cantidad Calor necesario para calentar 1 kg de sustancia a 1 K.

C=cM.
13. Derive la ecuación de Mayer. ¿Qué capacidad calorífica C P o C V es mayor y por qué?

Relación entre capacidades molares y caloríficas (ecuaciones de Mayer).

Relación entre capacidades caloríficas específicas.

14. ¿Qué se entiende por número de grados de libertad? Escribe la relación entre γ y el número de grados de libertad i.

Los grados de libertad son el número en mecánica, el número de movimientos posibles independientes entre sí. sistema mecanico. El número de grados de libertad depende del número de partículas materiales que forman el sistema y del número y naturaleza de las conexiones mecánicas impuestas al sistema. Para una partícula libre, el número de grados de libertad es 3, para un cuerpo rígido libre - 6, para un cuerpo con un eje de rotación fijo, el número de grados de libertad es 1, etc. Para cualquier sistema holonómico (sistema con conexiones geométricas), el número de grados de libertad es igual al número s de coordenadas mutuamente independientes que determinan la posición del sistema, y ​​viene dado por la igualdad 5 = 3n - k, donde n

16. Dibuje y explique en el diagrama pV secuencialmente todos los procesos que ocurren con el gas.

17. ¿Cuál es el motivo del cambio en la temperatura del aire en el cilindro cuando se bombea aire al cilindro y cuando se libera del cilindro?

18. Deduzca una fórmula de cálculo para determinar la relación de capacidades caloríficas γ.

19. Cuéntanos el procedimiento para realizar el trabajo.

gases ideales

Sistema termodinámico, termodino. proceso, parámetros ideales. gas

Cambio continuo en el estado del fluido de trabajo como resultado de su interacción con el medio ambiente. llamado ambiente proceso termodinámico

Hay procesos de equilibrio y de no equilibrio. Se llama un proceso que ocurre con una diferencia significativa en t y presión del medio ambiente y el fluido de trabajo y su distribución desigual en toda la masa del cuerpo. desequilibrio. Si el proceso ocurre infinitamente lento y la diferencia t que rodea es pequeña. ambiente y fluido de trabajo y distribución uniforme de t y presión en toda la masa corporal, llamado. equilibrio.

al principal Los parámetros del estado de los gases incluyen: presión, t y volumen específico, densidad.

· La presión es el resultado del impacto del gas sobre las paredes del recipiente en el que se encuentra.

Se distingue entre presión absoluta (total) y sobrepresión. La presión absoluta se refiere a la presión total bajo la cual se encuentra un gas.

Rab=Rb+gph, gph=Rizb

Donde Rabs es la presión absoluta (total) del gas en el recipiente, Pb- presión atmosférica en el barómetro, g - st. almohadilla. en el punto de medición, p es la densidad del líquido, h es la altura de la columna de líquido.

La sobrepresión es la diferencia entre la presión absoluta mayor que la presión atmosférica y la presión atmosférica.

1 atm = 735,6 mm Hg = 1 kg/cm2 = 10 4 kg/m2 = 10 5 Pa = 1 bar = 10 m de columna de agua.

· La temperatura es una medida de la energía cinética promedio del movimiento caótico de las moléculas del fluido de trabajo. La temperatura es un parámetro que caracteriza el estado térmico del cuerpo. La temperatura corporal determina la dirección de la posible transferencia espontánea de calor de un cuerpo con mayor temperatura a otro con menor temperatura.

Para medir temperaturas se utilizan la escala centígrados, la escala Kelvin y la escala Fahrenheit. En la escala centígrada a pb = 101,325 kPa (760 mm Hg), la temperatura de fusión del hielo se considera 0 0 C y la temperatura de ebullición del agua se considera 100 0 C. El grado de esta escala se indica con 0 C.

· El volumen específico, v, m3/kg, es el volumen de una unidad de masa de gas, es decir, v=V/M donde V es el volumen total de gas, m3; M - masa de gas, kg, Recíproca, kg/m3, P=G/V fen. Densidad, que es la cantidad de sustancia contenida en 1 m3, es decir, la masa de una unidad de volumen.

Energía interna de un gas ideal. Parámetro de estado.

La energía interna de un gas U, J/kg es la reserva de energía cinética de un gas, caracterizada por la suma de las energías cinéticas del movimiento de traslación y rotación de las moléculas, la energía de las vibraciones intramoleculares de los átomos y la energía de la interacción intermolecular ( energía potencial).

Los primeros 3 componentes son función de la temperatura, el último (energía potencial) = 0 (para un gas ideal), pero la energía interna de un gas ideal depende sólo de su temperatura y no depende del volumen: U=f(T ).

Cambiar interno la energía del fluido de trabajo no depende de sus estados intermedios ni del progreso del proceso y está determinada por el estado final e inicial: ∆U=U 2 -U 1, J/kg, donde U 2 es la energía interna final, U 1 es la inicial.

En todos los procesos termodinámicos, si V=const, es decir fluido de trabajo no se expande y no realiza trabajo, el calor que se le imparte q=c v (T 2 -T 1) sólo sirve para aumentar su energía interna, es decir:

∆U= c v (T 2 -T 1); ∆U= M(U 2 -U 1); ∆U= c v ∙dT

Para un cambio infinitesimal en el interior energía: dU= c v ∙dt

Capacidad calorífica del gas.

Capacidad calorífica (C): la cantidad de energía térmica necesaria para cambiar la temperatura de un gas en 1 0 C. Medida en J/K.

La capacidad calorífica específica es la capacidad calorífica por unidad cuantitativa (kg, mol, m3).

C, J/kg∙K – capacidad calorífica masiva (a 1 kg)

C ", J/m 3 ∙K – capacidad calorífica volumétrica (k 1 m3)

µС, J/k mol∙K – capacidad calorífica molar (por 1 kmol)

Entre ellos hay huellas. Relación:

Si se suministra una cantidad infinitamente pequeña de calor al cuerpo, entonces esta es la capacidad calorífica instantánea: C = dq/dt, J/kg∙0 C.

Si se suministra una cierta cantidad de calor q a un cuerpo con temperatura T1, entonces su temperatura se vuelve igual a T2 - capacidad calorífica promedio: C m =q/T2-T1

T 1 →T 2 q=∫Cdt C m | T 1 T 2 =q/T 2 -T 1

C m | T 2 T 1 =∫Cdt/T 2 -T 1 =(C m | 0 T 2 ∙T 2 -C m | T 1 0 ∙T 1)/T 2 -T 1

Importancia especial Para calentar (o enfriar) gas, existen condiciones bajo las cuales ocurre el proceso de suministro (o eliminación) de calor. En ingeniería de calefacción los más importantes son:

Calentamiento (o enfriamiento) a volumen constante – capacidad calorífica isocórica;

Calentar (o enfriar) a presión constante es capacidad calorífica isobárica.

Mezclas de gases.

Los gases ideales, cuyas moléculas no reaccionan químicamente entre sí y entre las cuales no existen fuerzas de atracción o repulsión, se comportan en mezcla como si cada uno de ellos estuviera solo en el volumen ocupado. Esto significa que cada gas incluido en la mezcla ocupa todo el volumen previsto para la mezcla y se encuentra bajo su propia presión, denominada presión parcial.

La presión total de la mezcla de gases en este caso estará formada por la suma de las presiones parciales (ley de Dalton):

Pi - presión parcial de un componente individual - la presión ejercida sobre las paredes del recipiente en t y v de la mezcla de gases.

Por eso:

La temperatura de cada gas en estado estacionario será igual a la temperatura de la mezcla:

El nivel de estado de una mezcla de gases se deriva del nivel de estado de los componentes individuales de la mezcla y tiene la forma: . Para utilizar esta ecuación, es necesario determinar el valor de la constante de la mezcla de gases R cm.

R cm = g 1 *R 1 +g 2 *R 2 +…+g n *R n,

donde g 1,g 2,...,g n son las fracciones de masa de los componentes. La constante de los gases de la mezcla, J/(kg*K), también se puede encontrar mediante la fórmula:

La mezcla de gases se puede especificar mediante fracciones de masa y volumen:

Q yo =M yo /M cm =p yo *r yo /p cm ;

Ciclo de Carnot. Teorema de Carnot.

Consta de 4 procesos: 2 isotérmicos, 2 adiabáticos.

Como resultado de su investigación, Carnot propuso un ciclo que realmente tiene la mayor eficiencia térmica posible dentro de límites de temperatura determinados, es decir, a temperaturas determinadas del transmisor de calor y del disipador de calor.

Considere este ciclo en coordenadas pv, considerando que es equilibrio y que, además, lo realiza 1 kg de fluido de trabajo. Al inicio del proceso, el fluido de trabajo tiene los parámetros p1, v1, T1 (punto 1). Este punto corresponde al momento en que el fluido de trabajo se comunica con el transmisor de calor y comienza el proceso de expansión a una temperatura constante igual a T1 hasta el punto 2. Durante el proceso de expansión a lo largo de la isoterma 1-2, se suministra calor en la cantidad q1 al fluido de trabajo. El trabajo de expansión isotérmica está determinado por el área 122 1 1 1 . Al proceso 1-2 le sigue la separación del fluido de trabajo del disipador de calor y se produce una mayor expansión a lo largo del proceso adiabático 2-3. Este proceso continúa hasta que el pistón alcanza su posición extrema, que corresponde al punto 3. El trabajo de expansión adiabática está determinado por un área de 233 1 2 1. En este momento, es decir en el punto 3, el fluido de trabajo se comunica con el HIT, que tiene una temperatura T2, y comienza el proceso de compresión, durante el cual se deben eliminar q2 unidades de calor. Comienza el proceso de compresión isotérmica: proceso 3-4. El trabajo 344 1 3 1 es negativo. Cuando se detiene la eliminación de calor q2, el fluido de trabajo se desconecta del receptor de calor (punto 4); se produce una mayor compresión a lo largo del adiabático 4-1. El trabajo 411 1 4 1 es negativo. Al final de este proceso, el fluido de trabajo recupera sus parámetros originales.

Como resultado, obtuvimos el trabajo positivo resultante Lc.

Teorema de Carnot: el proceso ocurre en un motor térmico entre 2 fuentes de calor con temperaturas T1 y T2 y la eficiencia del proceso depende únicamente de estas temperaturas.

12. Gas de verdad. Vaporización en coordenadas PV. Calor de vaporización. Nivel de sequedad del vapor.

Gases cuyas moléculas tienen fuerzas de interacción y una geometría finita, aunque muy pequeña. tamaños, llamados gases reales.

Consideremos el proceso de vaporización a presión constante en coordenadas PV. Si calienta agua a presión constante, entonces el volumen aumenta y a una temperatura que corresponde a la ebullición del agua, alcanza el valor b. Con un mayor suministro de calor al agua hirviendo, esta última comenzará a convertirse en vapor, mientras que la presión y la temperatura de la mezcla de agua y vapor permanecen sin cambios. Cuando la última partícula se convierta en vapor durante el proceso de vaporización, todo el volumen se llenará de vapor. Este vapor es vapor saturado y su temperatura se llama temperatura de saturación.

en el sitio pares bc está saturado de humedad. Después de la evaporación completa del agua (punto c), el vapor se seca y se satura. El vapor húmedo se caracteriza por el grado de sequedad x. El grado de sequedad es la fracción de masa de vapor saturado seco que se encuentra en 1 kg de vapor húmedo. Consideremos el proceso de vaporización a mayor presión. El volumen específico a 0 C no cambia al aumentar la presión. El volumen específico de agua hirviendo aumentará. El punto C’, correspondiente al vapor seco saturado, está a la izquierda del punto C, porque la presión aumenta más rápidamente que la temperatura del vapor saturado seco. Los parámetros correspondientes al punto k se denominan críticos.

La vaporización se representa en la línea b-c. La cantidad de calor gastada para convertir 1 kg de agua hirviendo en vapor seco saturado se llama calor de vaporización y se denota por r. Al aumentar la presión, el calor de vaporización disminuye. En el punto d el vapor no satura el espacio y tiene una temperatura alta. Este vapor se llama sobrecalentado.

Para determinar los parámetros del estado del vapor húmedo es necesario conocer el grado de sequedad.

13. Aire húmedo. Sus santos.

El aire húmedo se llama una mezcla de vapor-gas compuesta de aire seco y vapor de agua. Composición del aire húmedo: 23% de oxígeno en masa, 21% de oxígeno en volumen.

Se llama aire húmedo que contiene la máxima cantidad de vapor de agua a una temperatura determinada. saturado. Aire que no contiene la máxima cantidad posible dada. vapor de agua, llamado insaturado. El aire húmedo no saturado consiste en una mezcla de vapor de agua seco y sobrecalentado, y el aire húmedo saturado consiste en aire seco y vapor de agua saturado. Para que el aire húmedo pase de insaturado a saturado, es necesario enfriarlo.

De las ecuaciones de estado de un gas real, el fenómeno más simple es. Ecuación de Van der Waals: (p+a/v2)*(v-b)=RT,

donde a es un coeficiente que depende de las fuerzas de adhesión;

b es un valor que tiene en cuenta el volumen intrínseco de las moléculas.

Propiedades: masa, temperatura, constante de gas, capacidad calorífica.

1) humedad absoluta: la cantidad de vapor de agua contenida en 1 m3 de aire (kg\m3),

2) humedad relativa: la relación entre la densidad del vapor saturado y el vapor saturado máximo ϕ=(ρ n \ρ us)*100

donde 1.005 es la capacidad calorífica del aire seco

1,68 – capacidad calorífica del aire sobrecalentado.

5) Ley de Dalton. Presión de aire húmedo rvv es igual Рвв = Рсв + Рп, Dónde RSV, Rp- presiones parciales de aire seco y

Ley de Kirchhoff y Lambert.

Z-Kirchhoff. Según la ley de Kirchhoff, la relación entre la emisividad de un cuerpo mi a su capacidad de absorción A para todos los cuerpos igual e igual a la emisividad de un cuerpo negro mi 0 a la misma temperatura y depende sólo de la temperatura, es decir, E/A=E 0 =f(T). Porque mi/mi 0 = a, entonces para todos los cuerpos grises A=a, aquellos. la capacidad de absorción de un cuerpo es numéricamente igual al grado de su negrura.

Consideremos el caso del intercambio de calor por radiación entre 2 paredes que tienen una gran superficie y están ubicadas paralelas a poca distancia entre sí, es decir de modo que la radiación de cada pared incida completamente en la opuesta.

Dejemos que las temperaturas en la superficie de las paredes se mantengan constantemente T1 y T2, con T1>T2, y los coeficientes de absorción de las paredes sean iguales, respectivamente. A1 y A2, con A1=a1, A=a2, es decir coeficientes de absorción y emisividad, respectivamente. son iguales. para ello, con base en la ecuación de Stefan-Boltzmann, obtenemos:

Spr - coeficiente de radiación reducido, W/m2*K.

Aquí C1 y C2 son las constantes de radiación de los cuerpos entre los cuales se produce el proceso de intercambio de calor radiante.

La ecuación (1) se puede utilizar para calcular la transferencia de calor, una de las cuales tiene forma convexa y está rodeada por la superficie de la otra, es decir, no. en un espacio confinado. Entonces:

; F1, F2: superficies del primer y segundo cuerpo que participan en la transferencia de calor radiante.

Con una disposición arbitraria de cuerpos entre los cuales se produce el intercambio de calor por radiación E1-2, el cálculo de la fórmula tomará la forma:

En este caso, Spr = C1*C2/Co, y el coeficiente fi (el llamado coeficiente angular o coeficiente de irradiación) es una cantidad adimensional, que depende de la posición relativa, la forma y el tamaño de las superficies y que muestra la fracción de la flujo radiante, que incide sobre F2 a partir de todo el flujo emitido por la radiación F1.

Z-Lambert- determina la dependencia de la energía emitida por el cuerpo de su dirección. mi φ =mi 0 ∙cosφ. E 0 - la cantidad de energía emitida normal a la superficie; E φ es la cantidad de energía emitida en la dirección que forma un ángulo φ con la normal, entonces según el principio de Lambert:

Así, el valor de Lambert determina la dependencia de la energía emitida por un cuerpo de su dirección.

Microclima interior.

El microclima es un conjunto de valores de parámetros tales como la temperatura relativa. Humedad, velocidad y promedio. temperatura superficies internas, proporcionando estándares. actividad de la vida humana en el interior. y normales. el curso de los procesos productivos.

Microclima: confortable, aceptable e incómodo.

La intensidad de la transferencia de calor humana depende del microclima de la habitación, caracterizado por un enjambre interno. tuberculosis aérea , radiación t-room tr , velocidad y humedad relativa φв aire. La combinación de estos parámetros microclimáticos, con KTR, mantiene el equilibrio térmico en el cuerpo humano y no hay tensión en su sistema de termorregulación, llamado. cómodo. Lo más importante es mantener, en primer lugar, unas condiciones T favorables en la habitación, porque la movilidad del aire y la humedad relativa fluctúan significativamente. Además de las óptimas, existen combinaciones aceptables de parámetros de microclima en las que una persona siente una ligera incomodidad.

La parte de la habitación en la que se encuentra principalmente una persona. horas de trabajo, se llama área de servicio o de trabajo. En primer lugar, en esta zona se debe garantizar el confort.

Las condiciones térmicas en la habitación dependen principalmente de tв y tr. , aquellos. desde su t-ésima situación, ktr. Se acostumbra caracterizarlo por dos condiciones de confort. Se define la primera condición para un ambiente con una temperatura confortable. tal región de combinaciones t y tr , en el centro. una persona, al estar en el centro del área de trabajo, no experimenta sobrecalentamiento ni hipotermia.

La segunda condición de confort determina las temperaturas permitidas de las superficies calentadas y enfriadas cuando una persona está muy cerca de ellas.

Para evitar un sobrecalentamiento inaceptable por radiación o hipotermia de la cabeza de una persona, las superficies del techo y las paredes se pueden calentar a una temperatura aceptable.

Sistema de calentamiento de agua de circulación forzada de dos tubos. Opciones de delineador de ojos.

Tanque de expansión.

Es un recipiente metálico en forma de cilindro con tapa extraíble y tubos para conectar los siguientes tubos: extendido d1, control d2, conducía al fregadero de la sala de calderas para controlar el nivel del agua, desbordamiento d3 para drenar el exceso de agua cuando el tanque está demasiado lleno y expandido, circulación d4, conectando el tanque de expansión con la tubería principal de calor de retorno para evitar la congelación del agua en el vaso de expansión y en la tubería de conexión.

El volumen útil (l) del depósito de expansión está determinado por la fórmula:

donde - 0,0006 1/ 0 C – coeficiente de expansión volumétrica del agua;

Cambio en la temperatura del agua desde la inicial hasta la media calculada, 0 C;

Volumen total de agua en el sistema, l

Dónde - el volumen de agua, respectivamente, en calentadores de agua, tuberías y electrodomésticos, l, por 1000 W de potencia térmica del sistema de calentamiento de agua.

Surgió un tanque de expansión diseñado para compensar la presión. en res. expansión de temperatura del refrigerante al aumentar la temperatura; compensación de caídas de presión y compensación de golpes hidráulicos con máx. temperatura refrigerante hasta 100°C; Protección de componentes en los circuitos de sistemas de calefacción y agua caliente. por exceso de presión; Surgió una compensación por las pérdidas operativas de refrigerante. en la actualidad temporada de calefacción; eliminando el aire del sistema.

ext. Tanques: versiones abiertas y cerradas.

ext. tanques abierto como por ejemplo tecnológicamente obsoletos y hasta el día de hoy. vr. práctico no se utilizan. Abrir ext. El tanque se coloca encima del punto superior del sistema de calefacción, generalmente en el ático del edificio o en las escaleras. jaula y cubierta con aislamiento térmico.

A la extensión tanques cerrado El tipo incluye tanques de membrana, cat. comp. hecho de un cuerpo de acero dividido por una membrana elástica en dos partes: cavidades de líquido y gas. La parte líquida del tanque está diseñada para recibir refrigerante de los sistemas de calefacción y agua caliente, la parte de gas del tanque se llena a un nivel superior. presión con aire o nitrógeno. Para mantener la presión requerida en la cámara de gas del tanque hay una tetina.

Eliminación de aire.

En sistemas de agua Calefacción con cableado superior, utilizar vaso de expansión sin adicional. dispositivos. En el sistema desde abajo hay una red especial de escape de aire conectada. ella a la expansión tanque o colector de aire (usando válvulas de liberación de aire o tornillos). Para una evacuación del aire y un drenaje de agua fiables, se colocan tuberías de calor principales. con pendiente. (no menos de 0,002) en la dirección del movimiento del refrigerante. En sistemas con artes circenses la velocidad del movimiento. agua> velocidad de ascenso del aire, por lo que las líneas se colocan con subidas a las bandas exteriores y en puntos más altos instalar colectores de aire.

Fanáticos.

Según el principio de funcionamiento y finalidad de los ventiladores. se dividen en radial (centrífugo), axial, de techo y de techo.

Ventiladores radiales (centrífugos) . Un ventilador radial (centrífugo) típico consta de tres partes principales: un impulsor con palas (a veces llamado rotor), una carcasa en forma de voluta y un marco con eje, polea y cojinetes.

Funcionamiento del ventilador radial es el siguiente: cuando el impulsor gira, el aire ingresa a través de la entrada a los canales entre las palas de la rueda, bajo la acción fuerza centrífuga Se mueve a lo largo de estos canales, es recogido por una carcasa en espiral y dirigido a su salida. Así, el aire entra al ventilador centrífugo en dirección axial y sale en dirección perpendicular al eje.

ventiladores axiales. El ventilador axial más simple consta de un impulsor montado sobre un manguito y montado sobre un eje de motor eléctrico, y una carcasa (carcasa), cuyo propósito es crear un flujo de aire dirigido. Cuando la rueda gira, el aire se mueve a lo largo del eje del ventilador, lo que determina su nombre.

Un ventilador axial, en comparación con uno radial, genera más ruido durante el funcionamiento y no puede superar una mayor resistencia al mover el aire. En edificios residenciales y públicos, se deben utilizar ventiladores axiales para suministrar grandes volúmenes de aire, pero si no se requiere una presión superior a 150-200 Pa. Los ventiladores V-06-300-8A, V-06-300-10L y V-06-300-12.5A se utilizan ampliamente en sistemas de ventilación por extracción de edificios públicos e industriales.

Selección de fans . El ventilador se selecciona según el caudal. L, m 3 / h, y la presión total requerida del ventilador p, Pa, utilizando las características de funcionamiento. En ellos, para una determinada velocidad de la rueda, se dan dependencias entre el suministro de aire del ventilador, por un lado, y la presión creada, el consumo de energía y la eficiencia, por el otro.

La presión total p, por la cual se selecciona el ventilador, es la suma de la presión estática gastada en superar la resistencia a lo largo de las redes de succión y descarga, y la presión dinámica que crea la velocidad del aire.

El valor p, Pa, está determinado por la fórmula

Al seleccionar un ventilador, debe esforzarse por garantizar que los valores requeridos de presión y flujo correspondan al valor máximo de eficiencia. Esto viene dictado no sólo por consideraciones económicas, sino también por el deseo de reducir el ruido del ventilador cuando funciona con altos niveles de eficiencia.

La potencia requerida, kW, del motor eléctrico para el ventilador está determinada por la fórmula

donde L- caudal del ventilador, m 3 /h; r- presión creada por el ventilador, kPa; d], - eficiencia del ventilador, tomada según sus características; t 1рп es la eficiencia de la transmisión por correa, con transmisión por correa trapezoidal igual a 0,95, con correa plana -0,9.

La potencia instalada del motor eléctrico está determinada por la fórmula.

Dónde A- factor de reserva de marcha

El tipo de motor eléctrico para el ventilador debe seleccionarse teniendo en cuenta las condiciones de funcionamiento de este último: la presencia de polvo, gas y vapores, así como la categoría de riesgo de incendio y explosión de la habitación.

Electrodomésticos a gas.

Quemadores de estufa instalado en estufas de calefacción doméstica al convertirlas a combustión de gas. El dispositivo se utiliza en hornos sin compuerta, equipados con estabilizadores de tiro, con modos de disparo continuo y periódico.

El dispositivo tiene dos modos de funcionamiento: normal, cuando el quemador principal y piloto están funcionando, y reducido, cuando solo está funcionando el quemador piloto. Cuando se opera en modo reducido, la válvula del quemador principal debe estar cerrada.

Los hornos de calefacción pueden equiparse con quemadores y otros tipos de dispositivos de seguridad automáticos que hayan sido probados de la manera prescrita, aceptados para la producción y que tengan pasaporte.

Estufas de gas domésticas

Las estufas se dividen en de suelo y de sobremesa (portátiles). Las estufas de sobremesa no tienen horno, y también se les llama tagans. Se utilizan cocinas de cuatro, tres y dos fuegos.

Según el diseño, las losas se fabrican de forma estándar y con mayor comodidad. Estufas de gas Las características de mayor comodidad incluyen iluminación del horno, un quemador de alta potencia, grifos de los quemadores de mesa con una posición fija de "llama pequeña" y un dispositivo para ajustar la posición horizontal de la mesa. También pueden equiparse adicionalmente con un quemador de mesa de bajo consumo, encendido eléctrico de los quemadores de la mesa y del horno, un quemador para freír, un asador de horno con accionamiento eléctrico y manual, un termostato de horno y control automático de combustión.

1. Gas ideal, definición y sus propiedades.

2. Termodinámica. sistema, termodinámica. proceso, parámetros del gas ideal.

3. Ecuaciones de estado de un gas ideal. Física. significado de la constante de los gases.

4. Energía interna de un gas ideal. Parámetros estatales.

5. Trabajos de gases. Parámetro del proceso.

6. Capacidad calorífica del gas.

7. Mezclas de gases.

8. La primera ley de la termodinámica, su expresión matemática.

9. Expresión de la primera ley de la termodinámica para la descomposición. termodinámica procesos

10. Ciclos circulares. Coeficientes termodinámicos y de refrigeración.

11. Ciclo de Carnot. Teorema de Carnot.

12. Gas de verdad. Generación de vapor en coordenadas fotovoltaicas. Calor de generación de vapor. Nivel de sequedad del vapor.

13. Aire húmedo. Sus propiedades.

14. Diagrama I-d de aire húmedo. Estudio de procesos de tratamiento del aire con usando identificación diagramas.

15. Campo de temperatura del cuerpo. gradiente de temperatura.

16. Conductividad térmica. Ley de Fourier.

17. Conductividad térmica de una pared plana. Ecuación básica del calor.

18. Transferencia de calor por convección. Ecuación de Newton-Richmann. Coef. transferencia de calor.

19. Determinación del coeficiente de transferencia de calor mediante ecuaciones criterio.

20. Transferencia de calor radiante. Ecuación de Stefan-Boltzmann.

21. Ley de Kirchhoff y Lambert.

22. Transferencia de calor. Ur-e y coeficiente de transferencia de calor para una pared plana.

23. Intercambiadores de calor. Definición de superficies calefactoras para intercambiadores de calor recuperativos.

24. Microclima interior.

25. Resistencia a la transferencia de calor externa. esgrima. Relaciones entre ellos.

26. Resistencia térmica de vallas. Coeficiente de absorción de calor S. Valor de inercia térmica D.

27. Permeabilidad al aire de vallas. Resistencia a la permeabilidad al aire de vallas.

28. Determinación de pérdidas de calor a través de vallas. Reglas para medir superficies de enfriamiento.

29. Definición de pérdidas de calor por ampliación. indicadores. Características térmicas específicas del edificio.

30. Sistema de calefacción: básico Email, clase, requisitos, presentación. a la instalación de calefacción.

31. Conclusión gravitacional presión para un sistema de calefacción de dos tubos.

32. Definición de circulación presión en un sistema monotubo.

33. Centro de sistemas de tuberías. Sistemas de calefacción, sus conexiones, métodos de instalación.

34. Expandir tanque, su finalidad, instalación, punto de conexión a las líneas del sistema de calefacción, determinación del volumen del tanque.

35. Eliminación de aire de sistemas de calentamiento de agua.

36. Sistema. vapor. calefacción. Principio de funcionamiento, clase, básico. esquemas. purga de aire del sistema vapor. calefacción. La región utiliza sistemas de calefacción de gas.

37. Se calienta. sistema de dispositivos centro. calefacción. Clase, requisitos para ellos. Características tipos de calentado dispositivos.

38. Colocación e instalación, métodos de conexión al calor. dispositivos para tuberías del sistema calefacción. Esquemas para suministrar refrigerante a dispositivos de calefacción.

39. El coeficiente de transferencia de calor se calienta. dispositivos. Determinación de la superficie calefactora de dispositivos.

40. Características del cálculo de la superficie de dispositivos de calefacción.

41. Ajuste de la producción de calor de los dispositivos de calefacción.

42. Combustible. Composición elemental. Valor calorífico del combustible

43. Combustión de combustible. Teorético y acción volumen de aire requerido para la quema de combustible.

44. Métodos de combustión de combustible. Tipos de dispositivos de combustión, sus características.

45. Instalación de calderas. Def. Tipos de dispositivos de combustión, sus características.

46. Suministro de calefacción centralizada. Diagrama de central térmica.

47. Redes de calefacción, métodos de tendido de redes de calefacción, tipos de aislamiento.

48. Conexión de sistemas de calefacción locales a redes de calefacción.

49. Intercambio de aire, métodos para determinarlo.

50. Finalidad y clasificación de los sistemas de ventilación.

51. Natural ventilación: infección, aireación, sistema de ventilación por conductos.

52. Conducto de escape gravitacional sistema de ventilación, diseño y su aerodinámica. cálculo.

53. Sistema de ventilación mecánica. Sus elementos.

54. Dispositivos de purificación de aire.

55. Dispositivos de calentamiento de aire.

56. Ventiladores: clasificación, principio de funcionamiento de ventiladores axiales y centrífugos. Selección de aficionados.

57. Suministro de gas. Esquemas básicos. Construcción de un sistema de suministro de gas.

58. Electrodomésticos a gas.

Gas ideal, definición y propiedades.

Los gases cuyas moléculas no tienen fuerzas de interacción y las moléculas mismas son puntos materiales con volúmenes insignificantes se denominan gases ideales. El concepto de gas ideal se introdujo para simplificar el estudio de los procesos termodinámicos y obtener fórmulas de cálculo más sencillas.

Las propiedades de un gas ideal basadas en conceptos de cinética molecular se determinan con base en el modelo físico de un gas ideal, en el que se hacen los siguientes supuestos:

El volumen de una partícula de gas es cero (es decir, el diámetro de la molécula es insignificante en comparación con la distancia promedio entre ellas);

El momento se transmite solo durante las colisiones (es decir, las fuerzas de atracción entre moléculas no se tienen en cuenta y las fuerzas repulsivas surgen solo durante las colisiones);

La energía total de las partículas de gas es constante (es decir, no hay transferencia de energía debido a transferencia de calor o radiación);

El tiempo de interacción entre moléculas es insignificante en comparación con el tiempo promedio entre colisiones;

DEFINICIÓN

gases ideales es el modelo más simple de un sistema formado por un gran número de partículas.

Es un gas que está formado por puntos materiales que tienen masa finita pero no volumen. Estas partículas no pueden interactuar a distancia. Las colisiones de partículas de un gas ideal se describen utilizando las leyes de la colisión absolutamente elástica de esferas. Cabe señalar que esto se refiere a las leyes de las colisiones de bolas, ya que las partículas puntuales solo experimentan colisiones frontales, que no pueden cambiar la dirección de las velocidades en diferentes ángulos.

Un gas ideal existe sólo en teoría. EN vida real en principio no puede existir, ya que las moléculas puntuales y la falta de su interacción a distancia es análoga a su existencia fuera del espacio, es decir, su inexistencia. Las propiedades más cercanas al modelo de gas ideal son los gases a baja presión (gases enrarecidos) y (o) alta temperatura. El modelo de gas ideal es adecuado para estudiar métodos para estudiar sistemas multipartículas y familiarizarse con conceptos relevantes.

En los intervalos entre colisiones, las moléculas de un gas ideal se mueven en línea recta. Se conocen las leyes de colisiones e impactos contra las paredes de recipientes que contienen gas. En consecuencia, si conoce las posiciones y velocidades de todas las partículas de un gas ideal en algún momento, entonces podrá encontrar sus coordenadas y velocidades en cualquier otro momento. Esta información describe más completamente el estado del sistema de partículas. Sin embargo, el número de partículas es tan grande que la descripción dinámica de un sistema de muchas partículas no es adecuada para la teoría e inútil para la práctica. Esto significa que para estudiar sistemas de muchas partículas, la información debe generalizarse y no atribuirse a partículas individuales, sino a grandes agregados de ellas.

Presión de gas ideal

Utilizando el modelo de gas ideal fue posible explicar cualitativa y cuantitativamente la presión de un gas sobre las paredes del recipiente en el que se encuentra. El gas ejerce presión sobre las paredes del recipiente porque sus moléculas interactúan con las paredes como cuerpos elásticos según las leyes. mecanica clasica. Cuantitativamente, la presión (p) de un gas ideal es igual a:

¿Dónde está la energía cinética promedio del movimiento de traslación de las moléculas de gas? - concentración de moléculas de gas (N - número de moléculas de gas en el recipiente; V - volumen del recipiente).

Leyes de los gases ideales

Los gases que obedecen estrictamente las leyes de Boyle-Mariotte y Gay-Lussac se denominan ideales.

Ley de Boyle - Mariotte. Para una masa constante (m) de un gas ideal a una temperatura constante (T), el producto de la presión (p) del gas por su volumen (V) es un valor constante para cualquier estado de la sustancia en cuestión:

Ley de Gay-Lussac. Para una masa constante de gas a una presión constante, se cumple la siguiente relación:

En el comportamiento de los gases reales se observan desviaciones de las leyes de Boyle-Mariotte y Gay-Lussac, y estas desviaciones son diferentes para diferentes gases.

Para un gas ideal, se cumple la ley de Charles. Lo que dice que para una masa constante de gas, a un volumen constante, la relación entre la presión del gas y la temperatura no cambia:

Para relacionar los parámetros de un gas ideal se suele utilizar la ecuación de estado, que lleva los nombres de dos científicos Clapeyron y Mendeleev:

¿Dónde está la masa molar del gas? - constante universal de los gases.

La ley de Dalton. La presión de una mezcla de gases ideales (p) es igual a la suma de las presiones parciales () de los gases considerados:

En este caso, la ecuación de estado para una mezcla de gases ideales tiene la forma (2), como si el gas fuera químicamente homogéneo.

Ejemplos de resolución de problemas

EJEMPLO 1

Ejercicio	¿Qué procesos en una masa constante de un gas ideal están representados por los gráficos (Fig. 1)?
Solución	Consideremos el proceso representado en el gráfico número 1. Vemos que el producto, según la condición, el gas es ideal, la masa del gas es constante, por tanto, este es un proceso isotérmico. Pasemos al segundo gráfico. Del gráfico podemos concluir que: donde C es un valor constante. Dividiendo los lados derecho e izquierdo de la expresión (1.1) tenemos: Conseguimos que la presión es constante. Desde entonces tenemos un proceso isobárico.
Respuesta	1- proceso isotérmico. Proceso 2-isobarico.

EJEMPLO 2

Ejercicio	¿Cómo cambiará la presión de un gas ideal en un proceso en el que la masa del gas es constante, el volumen del gas aumenta y la temperatura disminuye?
Solución	Tomaremos como base para resolver el problema la ecuación de Clapeyron-Mendeleev: