VhodKaj pa, če ni konstantnega idealnega plina. Uvod
Kakšne napake nastanejo pri meritvah v laboratorijskem delu št. 4 "Določanje specifične toplote kristalizacije (taljenja) in sprememb entropije med kristalizacijo kositra"? Pojasnite njihove razloge.
Pri našem laboratorijskem delu št. 4 se pojavljajo napake kot so sestava kositra, sobna temperatura, na rezultat pa lahko vpliva tudi dolgotrajno segrevanje kositra. Razlogi: sestava kositra lahko vsebuje nekaj nečistoč, zaradi česar lahko to vpliva na rezultat meritve. Za napako lahko štejemo tudi sobno temperaturo, saj... Vsakič, ko izvajamo to laboratorijsko delo, uporabimo drugačno temperaturo okolju v laboratoriju.
Kateri plin se imenuje idealen? Zapišite enačbo stanja idealnega plina in jo pojasnite.
Idealen plin- To je plin, katerega molekule veljajo za materialne točke medsebojne interakcije v skladu z zakoni trka elastičnih kroglic. Tisti. Modeli idealnega plina zanemarjajo notranji volumen molekul in interakcijske sile med njimi. Formula: ali PV= . Ta formula podaja razmerje med makroparametri snovi. f(P,V,T)=0 splošna oblika enačbe stanja.
Proces je prehod sistema iz enega stanja v drugo.
Dobili smo enačbo, ki določa razmerje med tlakom, prostornino in temperaturo plina sredi 19 stoletja francoski fizik B. Clapeyron, v obliki (PV = RT) jo je prvi zapisal D. I. Mendelejev. Zato se enačba stanja plina imenuje Clapeyron-Mendelejeva enačba.
Plin lahko sodeluje v različnih toplotnih procesih, med katerimi se lahko spreminjajo vsi parametri, ki opisujejo njegovo stanje (P, V in T). Če proces poteka dovolj počasi, je sistem v vsakem trenutku blizu ravnotežnega stanja. Takšni procesi se imenujejo kvazistatični. V naši običajni časovni lestvici ti procesi morda ne potekajo zelo počasi. Na primer redčenje in stiskanje plina v zvočni val, ki se pojavlja več stokrat na sekundo, lahko obravnavamo kot kvazistatični proces. Kvazistatične procese lahko prikažemo na diagramu stanja (na primer v koordinatah P, V) v obliki trajektorije, katere vsaka točka predstavlja ravnotežno stanje.
V primeru konstantne mase plina lahko enačbo zapišemo kot: 
Zadnja enačba se imenuje zakon o enotnem plinu. Iz nje so pridobljeni zakoni Boyle - Mariotte, Charles in Gay-Lussac.
29. Formulirajte prvi zakon termodinamike v splošni obliki in za vsak izoproces. Nariši grafe izoprocesov v koordinatah ( pV) , ( pT) , ( VT) .
Prvi zakon termodinamike je uporaba zakona o ohranitvi in transformaciji energije na pojave, ki jih proučuje termodinamika. Prvi zakon termodinamike- eden od treh osnovnih zakonov termodinamike, predstavlja zakon o ohranitvi energije za termodinamične sisteme.
Prvi zakon termodinamike je bil oblikovan sredi 19. stoletja kot rezultat dela nemškega znanstvenika J. R. Mayerja, angleškega fizika J. P. Joula in nemškega fizika G. Helmholtza. Prvi zakon termodinamike se pogosto formulira kot nezmožnost obstoja večnega gibala prve vrste, ki bi opravljal delo brez črpanja energije iz katerega koli vira.
Energija je splošno kvantitativno merilo vseh procesov in vrst medsebojnega delovanja v naravi, podvrženih ohranitvenemu zakonu. Energija ima določeno vrednost v katerem koli stanju sistema, zato je dU državna funkcija. Državna funkcija- To je funkcija, ki ima v danem stanju sistema zelo določeno vrednost, neodvisno od načina ali metode, s katero je sistem priveden v to stanje. Ima polni diferencial. F-I procesa- funkcija, katere vrednost je določena z vrsto procesa, zaradi katerega je sistem spremenil svoje stanje. Funkcije procesa vključujejo delo, količino toplote.
Prvi zakon termodinamike:
1) v izobaričnem procesu(p=const)-Gay-Lussacov zakon. Ko je P=const- Diagram tega procesa (izobara) v koordinatah p, V je prikazan kot ravna črta, vzporedna z osjo V. Pri izobaričnem procesu je delo plina pri raztezanju volumna od do enako določeno s površino pravokotnika.
2) Pri izotermnem procesu - proces spreminjanja stanja termodinamičnega sistema pri stalni temperaturi (T=const) PV=const-Boyle-Mariottova enačba. Ko je T=const - dU=0; 
Diagram tega procesa (izoterma) v koordinatah p, V je hiperbola, ki se nahaja višje na diagramu, višja je temperatura, pri kateri se je proces zgodil.
3) Z izohornim procesom (V=const) - proces spreminjanja stanja termodinamičnega sistema pri konstantnem volumnu (V=const). Za idealne pline je izohorni proces opisan s Charlesovim zakonom: za dano maso plina pri konstantni prostornini je tlak neposredno sorazmeren s temperaturo: 
Ko je V=const-
DEFINICIJA: Idealni plin je plin, katerega lastnosti izpolnjujejo naslednje pogoje:
a) trki molekul takega plina nastanejo kot trki elastičnih kroglic, katerih dimenzije so zanemarljive;
b) od trka do trka se molekule gibljejo enakomerno in premočrtno;
c) sile interakcije med molekulami zanemarimo.
Realni plini se pri sobni temperaturi in normalnem tlaku obnašajo kot idealni plini. Za idealne pline lahko štejemo pline, kot sta helij in vodik, katerih lastnosti tudi v običajnih pogojih ustrezajo zakonom idealnega plina.
Stanje določene mase idealnega plina bo določeno z vrednostmi treh parametrov: P, V, T. Te vrednosti, ki označujejo stanje plina, se imenujejo parametri stanja. Ti parametri so med seboj naravno povezani, zato sprememba enega od njih potegne za seboj spremembo drugega. To razmerje je mogoče analitično določiti kot funkcijo:
Relacija, ki daje povezavo med parametri telesa, se imenuje enačba stanja. Zato je ta odnos enačba stanja idealnega plina.
Oglejmo si nekaj parametrov stanja, ki označujejo stanje plina:
1) Pritisk(P). V plinu nastane tlak kot posledica kaotičnega gibanja molekul, zaradi česar molekule trčijo med seboj in s stenami posode. Zaradi udarca molekul na steno posode bo na steno s strani molekul delovala določena povprečna sila. dF. Predpostavimo, da je površina dS, potem . Zato:
DEFINICIJA (mehanistično): Pritisk- To fizikalna količina, številčno enako moč, ki deluje na enoto površine površine, normalne nanjo.
Če je sila enakomerno porazdeljena po površini, potem. V sistemu SI se tlak meri v 1Pa=1N/m2.
2) Temperatura(T).
DEFINICIJA (začasna): Temperatura telo je termodinamična količina, ki označuje stanje termodinamičnega ravnovesja makroskopskega sistema.
Temperatura je enaka za vse dele izoliranega sistema v stanju termodinamičnega ravnovesja. To je, če so telesa v stiku v stanju toplotnega ravnovesja, tj. ne izmenjujejo energije s prenosom toplote, potem je tem telesom pripisana enaka temperatura. Če ob vzpostavitvi toplotnega stika med telesi eno od njiju s prenosom toplote prenese energijo drugemu, potem je prvemu telesu pripisana višja temperatura kot drugemu.
Katero koli lastnost telesa (temperaturni podpis), ki je odvisna od temperature, je mogoče uporabiti za kvantificiranje (merjenje) temperature.
Na primer: če izberemo prostornino kot indikator temperature in predpostavimo, da se prostornina spreminja linearno s temperaturo, nato pa izberemo temperaturo taljenja ledu kot "0" in temperaturo vrelišča vode kot 100°, dobimo temperaturno lestvico, imenovano Celzijeva lestvica. Po katerem je treba stanju, v katerem ima termodinamično telo prostornino V, pripisati temperaturo:
Za nedvoumno določitev temperaturne skale se je treba poleg metode kalibracije dogovoriti tudi o izbiri termometričnega telesa (tj. telesa, ki ga izberemo za merjenje) in temperaturne karakteristike.
Znano dva temperaturne lestvice:
1) t– empirična ali praktična temperaturna lestvica (°C). (O izbiri termometričnega telesa in temperaturni karakteristiki za to lestvico bomo govorili kasneje).
2) T– termodinamična ali absolutna lestvica (°K). Ta lestvica ni odvisna od lastnosti termodinamičnega telesa (vendar bo o tem govora kasneje).
Temperatura T, izmerjena v absolutnem merilu, je povezana s temperaturo t v praktičnem merilu z razmerjem
T = t + 273,15.
Enota za absolutno temperaturo se imenuje Kelvin. Temperatura na praktični lestvici se meri v stopinjah. Celzija (°C). Vrednosti deg. Kelvin in st. Celzija sta enaka. Temperaturo, ki je enaka 0 °K, imenujemo absolutna ničla, ustreza t=-273,15 °C.
Izpolnjevanje naslednjih pogojev:
1) notranja prostornina plinskih molekul je zanemarljiva v primerjavi s prostornino posode;
2) med molekulami plina ni interakcijskih sil;
3) trki molekul plina med seboj in s stenami posode so absolutno elastični.
2. Kateri parametri označujejo stanje plina? Podajte molekularno kinetično interpretacijo parametrov p, T.
Za stanje dane mase plina m so značilni naslednji parametri: tlak p, prostornina V, temperatura T.
3. Zapiši formulo, ki povezuje temperature na Kelvinovi in Celzijevi lestvici? Kaj fizični pomen absolutna ničla?
Razmerje med termodinamično temperaturo T in temperaturo na Celzijevi lestvici je T = t + 273,15. Pri absolutni ničli je energija molekul enaka nič.
4. Zapišite enačbo stanja idealnega plina.
Enačba stanja idealnega plina (včasih Clapeyronova enačba ali Clapeyron-Mendelejeva enačba) je formula, ki določa razmerje med tlakom, molsko prostornino in absolutno temperaturo idealnega plina. Enačba ima obliko: , kjer je p tlak, Vμ molski volumen, T absolutna temperatura, R univerzalna plinska konstanta.
5. Kateri proces imenujemo izotermičen? Zapišite in oblikujte Boyle-Mariottov zakon ter narišite graf odvisnosti tlaka od volumna.
D 
Za dano maso plina pri konstantni temperaturi je zmnožek tlaka plina in njegove prostornine stalna vrednost pri . Proces, ki poteka pri konstantni temperaturi, se imenuje izotermičen.
6. Kateri proces se imenuje izohorni? Zapiši in oblikuj Charlesov zakon. Narišite graf odvisnosti tlaka od temperature.
D 
Tlak dane mase plina pri stalni prostornini se spreminja linearno s temperaturo, pri .
Proces, ki poteka pri konstantnem volumnu, se imenuje izohoren.
7. Kateri proces imenujemo izobarni? Zapiši in oblikuj Gay-Lussacov zakon. Narišite graf volumna v odvisnosti od temperature.
O 
Prostornina dane mase plina pri konstantnem tlaku se spreminja linearno s temperaturo: , pri . Proces, ki poteka pri konstantnem tlaku, se imenuje izobaričen.
8. Kateri proces imenujemo adiabatski? Zapišite Poissonovo enačbo in jo grafično predstavite. (glej prilogo št. 2)
A 
Diabatski proces je torej proces, ki poteka brez izmenjave toplote z okoljem.
Delo med adiabatnim raztezanjem se izvaja zaradi izgube notranja energija.
Poissonova enačba, kjer je adiabatni eksponent.
9. Zapišite in oblikujte prvi zakon termodinamike. Podajte pojem notranja energija, delo, količina toplote.
Količina toplote, ki jo prejme sistem, se porabi za spreminjanje njegove notranje energije in opravljanje dela proti zunanje sile.
Sprememba notranje energije sistema med njegovim prehodom iz enega stanja v drugo je enaka vsoti dela zunanjih sil in količine toplote, prenesene na sistem, in ni odvisna od načina, na katerega se ta prehod izvaja. ven.
1
0. Zapišite izraz za ekspanzijsko delo plina. Kako to grafično predstavimo na pV diagramu.
11. Uporabite prvi zakon termodinamike za vse procese, obravnavane v tem laboratorijskem delu, in analizirajte njegove posledice.
12. Določite specifično in molsko toplotno kapaciteto ter zapišite razmerje med njima.
Specifična toplotna kapaciteta snovi – vrednost enaka količini toplota, potrebna za segrevanje 1 kg snovi za 1 K.
C=cM.
13. Izpelji Mayerjevo enačbo. Katera toplotna kapaciteta C P ali C V je večja in zakaj?
Povezava med molsko in toplotno kapaciteto (Mayerjeve enačbe).
Razmerje med specifičnimi toplotnimi kapacitetami
Stopnje svobode so število v mehaniki, število možnih gibanj, neodvisnih drug od drugega mehanski sistem. Število prostostnih stopenj je odvisno od števila materialnih delcev, ki tvorijo sistem, ter števila in narave mehanskih povezav, ki so v sistemu. Za prosti delec je število prostostnih stopinj 3, za prosto togo telo - 6, za telo s fiksno osjo vrtenja je število prostostnih stopinj 1 itd. Za vsak holonomni sistem (sistem z geometrijskimi povezavami) je število prostostnih stopinj enako številu s medsebojno neodvisnih koordinat, ki določajo položaj sistema, in je podano z enakostjo 5 = 3n - k, kjer je n
16. Na pV diagramu zaporedno narišite in razložite vse procese, ki potekajo s plinom.
17. Kaj je razlog za spremembo temperature zraka v jeklenki pri črpanju zraka v jeklenko in pri izpustu iz jeklenke?
18. Izpeljite računsko formulo za določitev razmerja toplotnih kapacitet γ.
idealni plini
Termodinamični sistem, termodina. postopek, parametri idealni. plin
Stalna sprememba stanja delovne tekočine kot posledica njene interakcije z okoljem. imenovano okolje termodinamični proces
Obstajajo ravnotežni in neravnovesni procesi. Imenuje se proces, ki se pojavi pri znatni razliki t in tlaka okolja in delovne tekočine ter njihovi neenakomerni porazdelitvi po celotni masi telesa. neravnovesje. Če se proces odvija neskončno počasi in je razlika t v okolici majhna. okolje in delovna tekočina ter enakomerna porazdelitev t in tlaka po celotni telesni masi, imenovana. ravnovesje.
Na glavno parametri stanja plinov so: tlak, t in specifični volumen, gostota.
· Tlak je posledica udarca plina na stene posode, v kateri se nahaja..
Razlikujemo med absolutnim tlakom (skupnim) in nadtlakom. Absolutni tlak se nanaša na skupni tlak, pod katerim se nahaja plin.
Rab=Rb+gph, gph=Rizb
kjer je Rabs absolutni (skupni) tlak plina v posodi, Pb- atmosferski tlak v barometru, g - st. blazinica. na merilnem mestu je p gostota tekočine, h je višina stolpca tekočine.
Nadtlak je razlika med absolutnim tlakom, ki je večji od atmosferskega tlaka, in atmosferskim tlakom.
1 atm = 735,6 mm Hg = 1 kg/cm2 = 10 4 kg/m2 = 10 5 Pa = 1 bar = 10 m
· Temperatura je merilo povprečne kinetične energije kaotičnega gibanja molekul delovne tekočine. Temperatura je parameter, ki označuje toplotno stanje telesa. Temperatura telesa določa smer morebitnega spontanega prenosa toplote s telesa z višjo temperaturo na telo z nižjo temperaturo.
Za merjenje temperature se uporabljajo centigradna, Kelvinova in Fahrenheitova lestvica. V centigradski lestvici pri pb = 101,325 kPa (760 mm Hg) je temperatura taljenja ledu vzeta kot 0 0 C, temperatura vrelišča vode pa 100 0 C. Stopnja te lestvice je označena z 0 C.
· Specifična prostornina, v, m3/kg, je prostornina enote mase plina, to je v=V/M, kjer je V skupna prostornina plina, m3; M - masa plina, kg, Vzajemno, kg/m3, P=G/V fen. Gostota, ki je količina snovi v 1 m3, to je masa prostorninske enote.
Notranja energija idealnega plina. Parameter stanja.
Notranja energija plina U, J/kg je rezerva kinetične energije plina, ki jo označuje vsota kinetičnih energij translacijskega in rotacijskega gibanja molekul, energije intramolekularnih vibracij atomov in energije medmolekulske interakcije ( potencialna energija).
Prve 3 komponente so funkcija temperature, zadnja (potencialna energija) = 0 (za idealen plin), vendar je notranja energija idealnega plina odvisna samo od njegove temperature in ni odvisna od volumna: U=f(T ).
Spremenite notranje energija delovne tekočine ni odvisna od njenih vmesnih stanj in poteka procesa in je določena s končnim in začetnim stanjem: ∆U=U 2 -U 1, J/kg, kjer je U 2 končna notranja energija, U 1 je začetnica.
Pri vseh termodinamičnih procesih, če je V=const, tj. delovna tekočina se ne širi in ne opravlja dela, gre toplota, ki mu je dodeljena q=c v (T 2 -T 1), samo za povečanje njegove notranje energije, tj.
∆U= c v (T 2 -T 1); ∆U= M(U 2 -U 1); ∆U= c v ∙dT
Za neskončno majhno spremembo notranjega energija: dU= c v ∙dt
Toplotna zmogljivost plina.
Toplotna kapaciteta (C) - količina toplotne energije, ki je potrebna za spremembo temperature plina za 1 0 C. Merjeno v J/K.
Specifična toplotna kapaciteta je toplotna kapaciteta na eno količinsko enoto (kg, mol, m3).
C, J/kg∙K – masna toplotna kapaciteta (na 1 kg)
C ", J/m 3 ∙K – volumetrična toplotna kapaciteta (k 1 m3)
µС, J/k mol∙K – molska toplotna kapaciteta (na 1 kmol)
Med njimi so sledi. Razmerje:
Če telesu dovajamo neskončno majhno količino toplote, je to trenutna toplotna kapaciteta: C = dq/dt, J/kg∙0 C.
Če telesu s temperaturo T1 dovedemo določeno količino toplote q, postane njegova temperatura enaka T2 - povprečna toplotna kapaciteta: 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
Poseben pomen za ogrevanje (ali hlajenje) plina obstajajo pogoji, pod katerimi poteka proces dovajanja (ali odvzema) toplote. V ogrevalni tehniki so najpomembnejši:
Ogrevanje (ali hlajenje) pri konstantnem volumnu – izohorna toplotna kapaciteta;
Ogrevanje (ali hlajenje) pri konstantnem tlaku je izobarna toplotna kapaciteta.
Plinske mešanice.
Idealni plini, katerih molekule med seboj kemično ne reagirajo in med katerimi ni privlačnih ali odbojnih sil, se v mešanici obnašajo, kot da bi bil vsak sam v zasedenem volumnu. To pomeni, da vsak plin, vključen v zmes, zasede celotno prostornino, predvideno za zmes, in je pod svojim lastnim ti parcialnim tlakom.
Skupni tlak mešanice plinov bo v tem primeru sestavljen iz vsote parcialnih tlakov (Daltonov zakon):
Pi - parcialni tlak posamezne komponente - tlak, ki deluje na stene posode pri t in v mešanice plinov.
Zato:
Temperatura vsakega plina v ustaljenem stanju bo enaka temperaturi zmesi:
Stopnja stanja zmesi plinov je izpeljana na podlagi stopnje stanja posameznih sestavin zmesi in ima obliko: . Za uporabo te enačbe je treba določiti vrednost konstante mešanice plinov R cm.
R cm = g 1 *R 1 +g 2 *R 2 +…+g n *R n,
kjer so g 1,g 2,..,g n masni deleži komponent. Plinsko konstanto zmesi, J/(kg*K), lahko najdete tudi z uporabo formule:
Mešanico plinov lahko določimo z masnimi in prostorninskimi deleži:
Q i =M i /M cm =p i *r i /p cm ;
Carnotov cikel. Carnotov izrek.
Sestavljen je iz 4 procesov: 2 izotermičnih, 2 adiabatnih.
Kot rezultat svojih raziskav je Carnot predlagal cikel, ki ima resnično najvišjo možno toplotno učinkovitost v danih temperaturnih mejah, to je pri danih temperaturah toplotnega prenosnika in hladilnega telesa.
Razmislite o tem ciklu v p-v koordinate, glede na to, da je ravnotežna in da jo poleg tega izvaja 1 kg delovne tekočine. Na začetku procesa ima delovna tekočina parametre p1, v1, T1 (točka 1). Ta točka ustreza trenutku, ko delovna tekočina komunicira s prenosnikom toplote in se proces ekspanzije začne pri konstantni temperaturi, ki je enaka T1 do točke 2. Med procesom ekspanzije vzdolž izoterme 1-2 se toplota v količini q1 dovaja v delovna tekočina. Delo izotermnega raztezanja je določeno s površino 122 1 1 1 . Procesu 1-2 sledi ločitev delovne tekočine od hladilnega telesa in nadaljnja ekspanzija vzdolž adiabatike 2-3. Ta proces se nadaljuje, dokler bat ne doseže svojega skrajnega položaja, ki ustreza točki 3. Delo adiabatne ekspanzije je določeno s površino 233 1 2 1. V tem trenutku, to je v točki 3, delovna tekočina komunicira s HIT, ki ima temperaturo T2 in začne se proces stiskanja, pri katerem je treba odvzeti q2 enot toplote. Začne se proces izotermnega stiskanja - proces 3-4. Delo 344 1 3 1 je negativno. Ko se odvzem toplote q2 ustavi, se delovna tekočina odklopi od sprejemnika toplote (točka 4); nadaljnja kompresija poteka po adiabati 4-1. Delo 411 1 4 1 je negativno. Na koncu tega procesa delovna tekočina prevzame prvotne parametre.
Kot rezultat smo dobili nastalo pozitivno delo Lc.
Carnotov izrek: proces poteka v toplotnem stroju med 2 viroma toplote s temperaturama T1 in T2 in učinkovitost procesa je odvisna samo od teh temperatur.
12. Pravi plin. Vaporizacija v PV koordinatah. Toplota uparjanja. Stopnja suhosti s paro.
Plini, katerih molekule imajo interakcijske sile in imajo končno, čeprav zelo majhno geometrijo. velikosti, imenovane pravi plini.
Oglejmo si proces uparjanja pri konstantnem tlaku v PV koordinatah. Če vodo segrevate pri stalnem tlaku, se prostornina poveča in pri temperaturi, ki ustreza vrenju vode, doseže vrednost b. z nadaljnjim dovajanjem toplote vreli vodi se bo slednja začela spreminjati v paro, medtem ko tlak in temperatura mešanice vode in pare ostaneta nespremenjena. Ko se med procesom uparjanja zadnji delec spremeni v paro, bo celotna prostornina napolnjena s paro. Takšna para je nasičena para, njeno temperaturo pa imenujemo temperatura nasičenja.
Na spletnem mestu b-c pari je vlažno nasičeno. Po popolnem izhlapevanju vode (točka c) postane para suha, nasičena. Za mokro paro je značilna stopnja suhosti x. Stopnja suhosti je masni delež suhe nasičene pare v 1 kg mokre pare. Oglejmo si postopek uparjanja pri višjem tlaku. Specifična prostornina pri 0 C se z naraščanjem tlaka ne spremeni. Specifična prostornina vrele vode se bo povečala. Točka C’, ki ustreza suhi nasičeni pari, je levo od točke C, ker tlak narašča hitreje kot temperatura suhe nasičene pare. Parametri, ki ustrezajo točki k, se imenujejo kritični.
Uparjanje je prikazano s črto b-c. Količina toplote, ki se porabi za pretvorbo 1 kg vrele vode v suho nasičeno paro, se imenuje toplota uparjanja in jo označujemo z r. Z naraščanjem tlaka se toplota uparjanja zmanjšuje. V točki d para ne nasiči prostora in ima visoko temperaturo. Takšna para se imenuje pregreta.
Za določitev parametrov stanja mokre pare je treba poznati stopnjo suhosti.
13. Vlažen zrak. Njegovi svetniki.
Vlažen zrak se imenuje parno-plinska zmes, sestavljena iz suhega zraka in vodne pare. Sestava vlažnega zraka: 23% kisika po masi, 21% kisika po prostornini.
Vlažen zrak, ki vsebuje največjo količino vodne pare pri določeni temperaturi, se imenuje. nasičen. Zrak, ki ne vsebuje največje možne dane t količine. vodna para, imenovana nenasičen. Nenasičen vlažen zrak je sestavljen iz mešanice suhe in pregrete vodne pare, nasičen vlažen zrak pa je sestavljen iz suhega zraka in nasičene vodne pare. Da bi vlažen zrak iz nenasičenega spremenil v nasičenega, ga je treba ohladiti.
Od enačb stanj realnega plina je najpreprostejši pojav. Van der Waalsova enačba: (p+a/v2)*(v-b)=RT,
kjer je a koeficient, odvisen od adhezijskih sil;
b je vrednost, ki upošteva notranjo prostornino molekul.
Lastnosti: masa, temperatura, plinska konstanta, toplotna kapaciteta.
1) absolutna vlažnost - količina vodne pare v 1 m3 zraka (kg\m3),
2) relativna vlažnost - razmerje med gostoto nasičene pare in največjo nasičeno paro ϕ=(ρ n \ρ us)*100
kjer je 1,005 toplotna kapaciteta suhega zraka
1,68 – toplotna kapaciteta pregretega zraka.
5) Daltonov zakon. Vlažen zračni tlak Rvv enako Рвв = Рсв + Рп, kje RSV, Rp- delni tlaki suhega zraka in
Kirchhoffov in Lambertov zakon.
Z-Kirchhoff. Po Kirchhoffovem zakonu je razmerje emisivnosti telesa E na njegovo absorpcijsko sposobnost A za vsa telesa enaka in enaka emisivnosti črnega telesa E 0 pri isti temperaturi in je odvisen le od temperature, tj. E/A=E 0 =f(T). Ker E/E 0 = a, potem za vsa siva telesa A=a, tiste. absorpcijska sposobnost telesa je številčno enaka stopnji njegove črnine.
Oglejmo si primer izmenjave toplote s sevanjem med dvema stenama, ki imata veliko površino in se nahajata vzporedno na kratki razdalji ena od druge, tj. tako da sevanje vsake stene popolnoma zadene nasprotno.
Naj sta temperaturi na površini sten konstantni T1 in T2, pri čemer je T1>T2, absorpcijski koeficienti sten pa enaki. A1 in A2, pri čemer je A1=a1, A=a2, tj. absorpcijski koeficient oziroma emisivnost. so enaki. za to na podlagi Stefan-Boltzmannove enačbe dobimo:
Spr - reducirani koeficient sevanja, W/m2*K.
Tu sta C1 in C2 sevalni konstanti teles, med katerimi poteka proces sevalne izmenjave toplote.
Enačbo (1) lahko uporabimo za izračun prenosa toplote, od katerih ima ena konveksno obliko in je obdana s površino druge, tj. ne. v zaprtem prostoru. Nato:
; F1, F2-površine 1. in 2. telesa, ki sodelujejo pri sevalnem prenosu toplote.
S poljubno razporeditvijo teles, med katerimi poteka izmenjava toplote s sevanjem E1-2, bo izračun formule v obliki:
V tem primeru je Spr = C1*C2/Co, koeficient fi (t. i. kotni koeficient ali koeficient obsevanja) pa je brezdimenzijska veličina, ki je odvisna od relativne lege, oblike in velikosti površin in kaže delež sevalni tok , ki pade na F2 od celotnega toka, ki ga oddaja sevanje F1.
Z-Lambert- ugotavlja odvisnost energije, ki jo oddaja telo, od njegove smeri. E φ =E 0 ∙cosφ. E 0 - količina oddane energije normalno na površino; E φ je količina energije, oddane v smeri, ki tvori kot φ z normalo, potem po Lambertovem načelu:
Tako Lambertova vrednost določa odvisnost energije, ki jo oddaja telo, od njegove smeri.
Notranja mikroklima.
Mikroklima je niz vrednosti parametrov, kot so temperatura, relativna. Vlažnost, hitrost in povpr. temperatura notranje površine, ki zagotavlja standarde. človekova življenjska dejavnost v zaprtih prostorih. in normalno. potek proizvodnih procesov.
Mikroklima: udobna, sprejemljiva in neudobna.
Intenzivnost človeškega prenosa toplote je odvisna od mikroklime prostora, za katero je značilen t-roj notranji. zrak tb , sevanja t-soba tr , hitrost in relativno vlažnost φv zraka. Kombinacija teh parametrov mikroklime, s KTR, ohranja toplotno ravnovesje v človeškem telesu in ni napetosti v njegovem sistemu termoregulacije, t.i. udobno. Najpomembneje je v prvi vrsti vzdrževati ugodne t-razmere v prostoru, saj mobilnost zraka in relativna vlažnost močno nihata. Poleg optimalnih obstajajo sprejemljive kombinacije parametrov mikroklime, pri katerih oseba čuti rahlo nelagodje.
Del prostora, v katerem se človek primarno nahaja delovni čas, se imenuje servisno ali delovno območje. Udobje je treba zagotoviti predvsem na tem področju.
Toplotne razmere v prostoru so odvisne predvsem od tв in tr , tiste. iz svoje t-te situacije, ktr. Običajno ga označujemo z dvema pogojema udobja. Določen je prvi pogoj za udobno temperaturno okolje. taka regija kombinacij t in tr , na ktr. oseba, ki je v središču delovnega območja, ne doživi niti pregrevanja niti hipotermije.
Drugi pogoj ugodja določa dopustne temperature ogrevanih in hlajenih površin, ko je človek v njihovi neposredni bližini.
Da bi se izognili nesprejemljivemu sevalnemu pregrevanju ali hipotermiji človeške glave, lahko površine stropa in sten segrejemo na sprejemljivo temperaturo.
Dvocevni sistem za ogrevanje vode s prisilno cirkulacijo. Možnosti črtala za oči.
Ekspanzijska posoda.
Je kovinska posoda v obliki valja s snemljivim pokrovom in cevmi za priklop naslednjih cevi: podaljšan d1, nadzor d2, vodil do umivalnika v kurilnici, da bi spremljal nivo vode, preliv d3 za odvajanje odvečne vode, ko je rezervoar prenapolnjen in razširjen, obtok d4, povezovanje ekspanzijske posode z glavnim povratnim toplovodom, da se prepreči zmrzovanje vode v ekspanzijski posodi in v priključni cevi.
Koristna prostornina (l) ekspanzijske posode se določi po formuli:
kjer je - 0,0006 1/ 0 C – koeficient prostorninskega raztezanja vode;
Sprememba temperature vode od začetne do povprečne izračunane, 0 C;
Skupna prostornina vode v sistemu, l
kje 
- prostornina vode v grelnikih vode, ceveh, napravah, l, na 1000 W toplotne moči sistema za ogrevanje vode.
Nastala je ekspanzijska posoda, namenjena kompenzaciji tlaka. v res. temperaturna ekspanzija hladilne tekočine z naraščajočo temperaturo; izravnava tlačnih razlik in kompenzacija hidravličnih sunkov z max. temp. hladilna tekočina do 100°C; zaščita komponent v tokokrogih ogrevalnih in sanitarnih sistemov. od prekomernega tlaka; nastala je kompenzacija za operativne izgube hladilne tekočine. v toku ogrevalna sezona; odstranjevanje zraka iz sistema.
Ext. rezervoarji: odprte in zaprte izvedbe.
Ext. cisterne odprto kot je tehnološko zastarel in do danes. vr. praktično se ne uporabljajo. Odpri zun. rezervoar je nameščen nad zgornjo točko ogrevalnega sistema, običajno na podstrešju stavbe ali na stopnicah. kletko in prekrita s toplotno izolacijo.
Na razširitev cisterne zaprto tipa vključujejo membranske rezervoarje, kat. komp. izdelan iz jeklenega telesa, ki je z elastično membrano razdeljeno na dva dela - tekočinsko in plinsko votlino. Tekoči del rezervoarja je zasnovan za sprejem hladilne tekočine iz ogrevalnih sistemov in tople vode, plinski del rezervoarja je napolnjen do višje ravni. tlak z zrakom ali dušikom. Za vzdrževanje potrebnega tlaka v plinski komori rezervoarja je nastavek.
Odstranjevanje zraka.
V vodnih sistemih ogrevalni sistemi z nadzemno napeljavo, uporabite ekspanzijsko posodo brez dodatnega naprave. V sistemu od spodaj je posebna mreža za odvod zraka, povezana. njo do razširitve rezervoar ali zbiralnik zraka (z uporabo ventilov za izpust zraka ali vijakov). Za zanesljivo odstranjevanje zraka in odvajanje vode so položeni glavni toplotni cevovodi. z naklonom. (ne manj kot 0,002) v smeri gibanja hladilne tekočine. V sistemih z umetniškim cirkusom hitrost gibanja. voda> hitrost dviga zraka, zato so vodi položeni z vzponi do zunanjih dvižnih vodov in v najvišje točke namestite zbiralnike zraka.
Navijači.
Glede na princip delovanja in namen ventilatorjev delimo na radialne (centrifugalne), aksialne, strešne in stropne.
Radialni (centrifugalni) ventilatorji . Tipičen radialni (centrifugalni) ventilator je sestavljen iz treh glavnih delov: rotorja z lopaticami (včasih imenovanega rotor), ohišja v obliki spirale in okvirja z gredjo, škripcem in ležaji.
Delovanje radialnega ventilatorja je naslednji: ko se rotor vrti, vstopi zrak skozi dovod v kanale med lopaticami koles, pod delovanjem centrifugalna sila premika vzdolž teh kanalov, se zbere s spiralnim ohišjem in usmeri v svoj iztok. Tako zrak vstopa v centrifugalni ventilator v aksialni smeri in iz njega izhaja v smeri, ki je pravokotna na os.
Aksialni ventilatorji. Najenostavnejši aksialni ventilator je sestavljen iz rotorja, ki je nameščen na tulcu in je nameščen na gredi elektromotorja, ter ohišja (lupine), katerega namen je ustvariti usmerjen zračni tok. Ko se kolo vrti, se zrak premika vzdolž osi ventilatorja, kar določa njegovo ime.
Aksialni ventilator v primerjavi z radialnim ustvarja več hrupa med delovanjem in ne more premagati večjega upora pri premikanju zraka. V stanovanjskih in javnih zgradbah je treba uporabiti aksialne ventilatorje za dovajanje velikih količin zraka, vendar če tlak nad 150-200 Pa ni potreben. Ventilatorji V-06-300-8A, V-06-300-10L in V-06-300-12.5A se pogosto uporabljajo v izpušnih prezračevalnih sistemih javnih in industrijskih zgradb.
Izbira ventilatorja . Ventilator je izbran glede na pretok L, m 3 / h in zahtevani skupni tlak ventilatorja p, Pa z uporabo obratovalnih karakteristik. V njih so za določeno hitrost kolesa podane odvisnosti med dovodom zraka ventilatorja na eni strani in ustvarjenim tlakom, porabo energije in učinkovitostjo na drugi strani.
Skupni tlak p, po katerem je izbran ventilator, je vsota statičnega tlaka, porabljenega za premagovanje upora vzdolž sesalne in izpustne mreže, ter dinamičnega tlaka, ki ustvarja hitrost zraka.
Vrednost p, Pa, je določena s formulo
Pri izbiri ventilatorja si morate prizadevati, da zahtevane vrednosti tlaka in pretoka ustrezajo največji vrednosti učinkovitosti. To ne narekujejo samo ekonomski razlogi, temveč tudi želja po zmanjšanju hrupa ventilatorja pri delovanju z visoko učinkovitostjo.
Zahtevana moč, kW, elektromotorja za ventilator je določena s formulo
kjer je L- pretok ventilatorja, m 3 / h; r- tlak, ki ga ustvari ventilator, kPa; d], - učinkovitost ventilatorja glede na njegove značilnosti; t 1рп je učinkovitost jermenskega pogona s klinastim jermenom 0,95, s ploščatim jermenom -0,9.
Instalirana moč elektromotorja je določena s formulo
kje A- faktor rezerve moči
Tip elektromotorja za ventilator je treba izbrati ob upoštevanju delovnih pogojev slednjega - prisotnost prahu, plina in hlapov ter kategorije požarne in eksplozijske nevarnosti prostora.
Plinski gospodinjski aparati.
Gorilniki za štedilnik vgrajene v gospodinjskih kurilnih pečeh pri predelavi na plinsko zgorevanje. Naprava se uporablja v pečeh brez vrat, opremljenih s stabilizatorji vleka, z neprekinjenim in periodičnim načinom žganja.
Naprava ima dva načina delovanja - normalno, ko delujeta glavni in pilotni gorilnik, in zmanjšano, ko deluje samo pilotni gorilnik. Pri delovanju v zmanjšanem načinu mora biti glavni ventil gorilnika zaprt.
Ogrevalne peči so lahko opremljene z gorilnimi napravami in drugimi vrstami avtomatskih varnostnih naprav, ki so bile preizkušene na predpisan način, sprejete za proizvodnjo in imajo potni list.
Gospodinjske plinske peči
Peči delimo na talne in namizne (prenosne). Namizne peči nimajo pečica, imenujejo pa jih tudi tagani. V uporabi so štiri-, tri- in dvokurilne peči.
Po zasnovi so plošče izdelane v standardnem in povečanem udobju. Plinske peči Funkcije za povečano udobje vključujejo osvetlitev pečice, močan gorilnik, pipe za namizne gorilnike s fiksnim položajem "majhnega plamena" in napravo za nastavitev vodoravnega položaja mize. Dodatno jih lahko opremimo z namiznim gorilnikom male moči, električnim vžigom namiznih in pečičnih gorilnikov, gorilnikom za cvrtje v pečici, ražnjem z električnim in ročnim pogonom, termostatom pečice in avtomatsko regulacijo zgorevanja.
1. Idealni plin, definicija in njegove lastnosti.
2. Termodinamika. sistem, termodinamika. proces, parametri idealnega plina.
3. Enačbe stanja idealnega plina. Phys. pomen plinske konstante.
4. Notranja energija idealnega plina. Parametri stanja.
5. Delo na plin. Procesni parameter.
6. Toplotna zmogljivost plina.
7. Plinske mešanice.
8. Prvi zakon termodinamike, njegov matematični izraz.
9. Izraz prvega zakona termodinamike za razč. termodinamika procesov
10. Krožni cikli. Termodinamični in hladilni koeficienti.
11. Carnotov cikel. Carnotov izrek.
12. Pravi plin. Proizvodnja pare v PV koordinatah. Toplota nastajanja pare. Stopnja suhosti s paro.
13. Vlažen zrak. Njegove lastnosti.
14. I-d diagram vlažnega zraka. Študij procesov obdelave zraka z z uporabo I-d diagrami.
15. Temperaturno polje telesa. Temperaturni gradient.
16. Toplotna prevodnost. Fourierjev zakon.
17. Toplotna prevodnost ravne stene. Osnovna toplotna enačba.
18. Konvekcijski prenos toplote. Newton-Richmannova enačba. Coeff. prenos toplote.
19. Določanje koeficienta toplotne prehodnosti s kriterijskimi enačbami.
20. Sevalni prenos toplote. Stefan-Boltzmannova enačba.
21. Kirchhoffov in Lambertov zakon.
22. Prenos toplote. Ur-e in koeficient toplotne prehodnosti za ravno steno.
23. Toplotni izmenjevalci. Opredelitev grelnih površin za rekuperativne toplotne izmenjevalnike.
24. Notranja mikroklima.
25. Odpornost na zunanji prenos toplote. sabljanje. Odnosi med njimi.
26. Toplotna odpornost ograj. Koeficient toplotne absorpcije S. Vrednost toplotne vztrajnosti D.
27. Zračna prepustnost ograj. Odpornost na zračno prepustnost ograj.
28. Določanje toplotnih izgub skozi ograje. Pravila za merjenje hladilnih površin.
29. Opredelitev toplotnih izgub s povečavo. indikatorji. Specifične toplotne lastnosti stavbe.
30. Ogrevalni sistem: osnovni El-ti, razred, zahteve, predstavitev. na ogrevalno instalacijo.
31. Zaključek gravitacijski tlak za dvocevni ogrevalni sistem.
32. Opredelitev cirkulacije tlak v enocevnem sistemu.
33. Center za cevovodne sisteme. ogrevalni sistemi, njihove povezave, načini vgradnje.
34. Razširi rezervoar, njegov namen, namestitev, točka priključitve na cevi ogrevalnega sistema, določitev prostornine rezervoarja.
35. Odstranjevanje zraka iz sistemov za ogrevanje vode.
36. Syst. paro. ogrevanje. Princip delovanja, razred, osnovni. sheme. Krvavitev zraka iz sistema paro. ogrevanje. Regija uporablja plinske sisteme ogrevanja.
37. Segreje. naprave sist. center. ogrevanje. Razred, zahteve zanje. Značilnosti vrste ogrevanih naprave.
38. Postavitev in namestitev, načini priključitve na toploto. naprave za sistemske cevovode ogrevanje. Sheme za dovod hladilne tekočine v grelne naprave.
39. Koeficient prenosa toplote se segreje. naprave. Določanje grelne površine naprav.
40. Značilnosti izračuna površine grelnih naprav.
41. Nastavitev toplotne moči ogrevalnih naprav.
42. Gorivo. Elementarna sestava. Kalorična vrednost goriva
43. Zgorevanje goriva. Teoretično in ukrepanje potrebna količina zraka za zgorevanje goriva.
44. Metode zgorevanja goriva. Vrste kurilnih naprav, njihove značilnosti.
45. Montaža kotla. Def. Vrste kurilnih naprav, njihove značilnosti.
46. Centralizirana oskrba s toploto. Diagram termoelektrarne.
47. Ogrevalna omrežja, načini polaganja ogrevalnih omrežij, vrste izolacije.
48. Priključitev lokalnih ogrevalnih sistemov na toplovodna omrežja.
49. Izmenjava zraka, metode za njeno določanje.
50. Namen in razvrstitev prezračevalnih sistemov
51. Naravno prezračevanje: okužba, prezračevanje, kanalski prezračevalni sistem.
52. Kanalni izpušni gravitacijski prezračevalni sistem, oblikovanje in njegova aerodinamika. izračun.
53. Mehanski prezračevalni sistem. Njeni elementi.
54. Naprave za čiščenje zraka.
55. Naprave za ogrevanje zraka.
56. Ventilatorji: razvrstitev, princip delovanja aksialnih in centrifugalnih ventilatorjev. Izbor navijačev.
57. Oskrba s plinom. Osnovne sheme. Izgradnja sistema za oskrbo s plinom.
58. Plinski gospodinjski aparati.
Idealni plin, definicija in lastnosti.
Plini, katerih molekule nimajo medsebojnih sil, same molekule pa so materialne točke z zanemarljivo prostornino, se imenujejo idealni plini. Koncept idealnega plina je bil uveden za poenostavitev študija termodinamičnih procesov in pridobivanje enostavnejših formul za izračun.
Lastnosti idealnega plina, ki temeljijo na molekularno kinetičnih konceptih, so določene na podlagi fizikalnega modela idealnega plina, v katerem so podane naslednje predpostavke:
Prostornina delca plina je nič (to pomeni, da je premer molekule zanemarljiv v primerjavi s povprečno razdaljo med njima);
Moment se prenaša samo med trki (to pomeni, da se privlačne sile med molekulami ne upoštevajo, odbojne sile pa nastanejo le med trki);
Skupna energija delcev plina je konstantna (to pomeni, da ni prenosa energije zaradi prenosa toplote ali sevanja);
Čas interakcije med molekulami je v primerjavi s povprečnim časom med trki zanemarljiv;
OPREDELITEV
Idealen plin je najenostavnejši model sistema, sestavljenega iz velikega števila delcev.
Je plin, sestavljen iz materialnih točk, ki imajo končno maso, vendar nimajo prostornine. Ti delci ne morejo medsebojno delovati na daljavo. Trke delcev idealnega plina opisujemo z zakoni absolutno elastičnega trka krogel. Treba je opozoriti, da se to nanaša na zakonitosti trkov kroglic, saj točkasti delci doživljajo samo čelne trke, ki ne morejo spremeniti smeri hitrosti pod različnimi koti.
Idealen plin obstaja le v teoriji. IN resnično življenje načeloma ne more obstajati, saj so točkovne molekule in pomanjkanje njihove interakcije na daljavo analogno njihovemu obstoju zunaj prostora, torej njihovemu neobstoju. Po lastnostih najbližji modelu idealnega plina so plini pri nizkem tlaku (razredčeni plini) in (ali) visoki temperaturi. Model idealnega plina je primeren za preučevanje metod za preučevanje večdelčnih sistemov in spoznavanje ustreznih konceptov.
V intervalih med trki se molekule idealnega plina gibljejo premočrtno. Znane so zakonitosti trkov in udarcev v stene posod s plinom. Posledično, če poznate položaje in hitrosti vseh delcev idealnega plina v nekem trenutku, potem lahko najdete njihove koordinate in hitrosti v katerem koli drugem trenutku. Ta informacija najbolj popolno opisuje stanje sistema delcev. Število delcev pa je tako veliko, da je dinamični opis sistema mnogih delcev neprimeren za teorijo in neuporaben za prakso. To pomeni, da je treba za preučevanje sistemov številnih delcev informacije posplošiti in jih ne pripisati posameznim delcem, temveč njihovim velikim skupkom.
Idealen tlak plina
Z modelom idealnega plina je bilo mogoče kvalitativno in kvantitativno razložiti pritisk plina na stene posode, v kateri se nahaja. Plin pritiska na stene posode, ker njegove molekule medsebojno delujejo s stenami kot prožna telesa po zakonih klasična mehanika. Kvantitativno je tlak (p) idealnega plina enak:
kjer je povprečna kinetična energija translacijskega gibanja molekul plina; - koncentracija molekul plina (N - število molekul plina v posodi; V - prostornina posode).
Zakoni o idealnem plinu
Plini, ki strogo upoštevajo zakone Boyle-Mariotte in Gay-Lussac, se imenujejo idealni.
Boylov zakon - Mariotte. Za konstantno maso (m) idealnega plina pri stalni temperaturi (T) je zmnožek tlaka (p) plina in njegove prostornine (V) konstantna vrednost za katero koli stanje zadevne snovi:
Gay-Lussacov zakon. Za konstantno maso plina pri konstantnem tlaku velja razmerje:
Pri obnašanju realnih plinov opazimo odstopanja od Boyle-Mariottovega in Gay-Lussacovega zakona, pri čemer so ta odstopanja različna za različne pline.
Za idealni plin velja Charlesov zakon. Kar pravi, da se pri konstantni masi plina pri konstantni prostornini razmerje med tlakom plina in temperaturo ne spremeni:
Za povezavo parametrov idealnega plina se pogosto uporablja enačba stanja, ki nosi imena dveh znanstvenikov Clapeyron in Mendeleev:
kje je molska masa plina; 
- univerzalna plinska konstanta.
Daltonov zakon. Tlak mešanice idealnih plinov (p) je enak vsoti parcialnih tlakov () obravnavanih plinov:
V tem primeru ima enačba stanja za mešanico idealnih plinov obliko (2), kot da bi bil plin kemijsko homogen.
Primeri reševanja problemov
PRIMER 1
| telovadba | Katere procese pri konstantni masi idealnega plina prikazujeta grafa (slika 1)? |
| rešitev | Oglejmo si proces, ki ga prikazuje graf številka 1. Vidimo, da je produkt, glede na stanje, plin idealen, masa plina je konstantna, torej je to izotermičen proces. Pojdimo na drugi graf. Iz grafa lahko sklepamo, da: kjer je C neka konstantna vrednost. Če razdelimo desno in levo stran izraza (1.1), dobimo: Ugotovili smo, da je pritisk stalen. Ker imamo izobarni proces. |
| Odgovori | 1- izotermičen proces. 2-izobarični proces. |
PRIMER 2
| telovadba | Kako se bo spremenil tlak idealnega plina v procesu, v katerem je masa plina konstantna, prostornina plina povečana in temperatura nižja? |
| rešitev | Za osnovo rešitve problema bomo vzeli Clapeyron-Mendelejevo enačbo:
|
