domov / Ideje za darila/ Od česa je odvisen idealni plin? Kaj je idealen plin v klasični fiziki

Od česa je odvisen idealni plin? Kaj je idealen plin v klasični fiziki

Glavni predmet molekularne kinetične teorije plinov je tako imenovani "idealni plin". Idealni plin razumemo kot redek medij mnogih (zelo veliko število) delci, ki ne vplivajo drug na drugega, razen z redkimi trki. Vsak delček medija se giblje kaotično in neodvisno od drugih. Vsak delec ima običajno klasična mehanika niz fizičnih parametrov, kot sta masa in hitrost. In tudi derivati teh količin - energija in impulz. Velikosti delcev se štejejo za zanemarljive v primerjavi z drugimi značilnimi velikostmi obravnavanega fizičnega sistema. Natančneje, idealni plin je karakteriziran naslednje lastnosti, ki neposredno izhaja iz te definicije:

Ker delci med seboj praktično ne delujejo, je njihova potencialna energija zanemarljiva v primerjavi z njihovo kinetično energijo. To velja tudi za temeljne sile, kot je gravitacija, ki niso vključene v obravnavo.
Trki delcev veljajo za elastične, tj. enako kot trki popolnoma trdih krogel, kot so biljardne krogle. Ko trčijo drug ob drugega, se delci ne »prilepijo« drug na drugega. To pomeni, da lahko časovno obdobje, ki ga zavzame proces trka, zanemarimo.
Idealni plin se obravnava skupaj z določeno prostornino, ki jo zaseda. Predpostavlja se, da je skupna prostornina delcev zanemarljiva v primerjavi s prostornino, ki jo zasedajo.

rezultat: govorimo o o zelo redkem mediju brez upora in drugih zunanjih interakcij, sestavljenem iz elastičnih delcev zanemarljive velikosti (molekul, atomov).

Makroskopske značilnosti idealnega plina

Idealni plin v posodi, obravnavan kot celota (to je kot makroskopski objekt), ima določen niz makroskopskih značilnosti, ki niso odvisne od obnašanja njegovih posameznih delcev. Te značilnosti izhajajo iz povprečnih energij posameznih delcev idealnega plina. Ti kazalniki vključujejo temperatura in pritisk idealen plin.

Temperatura idealni plin - je merilo povprečne kinetične energije molekul idealnega plina.
Pritisk idealni plin - je merilo povprečne kinetične energije udarcev na majhno, absolutno elastično površino v plinu.

Že iz definicije temperature in tlaka mora biti jasno, da sta ta parametra odvisna drug od drugega. Dejansko, če pustimo, da se stene posode prosto širijo, velja zakon sorazmernosti: p~T, kjer je p tlak in T temperatura.

Zakoni obnašanja idealnega plina

Glede na pogoje, ki veljajo za prostornino posode, vrednost tlaka ali vrednost temperature, je mogoče dobiti različne posebne vzorce obnašanja idealnega plina:

Boyle-Mariottov zakon(temperatura velja za konstantno).
Gay-Lussacov zakon(tlak velja za konstanten).
Charlesov zakon(konstantna glasnost).

Obstajajo tudi drugi odnosi. Ustrezne formule lahko vidite na spodnji sliki:

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 klasične mehanike. 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 produkt tlaka (p) plina in njegove prostornine (V) konstantna vrednost za kakršna koli stanja 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:

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. Proces, ki poteka pri znatni razliki t in tlaka okolju in delovne tekočine ter njihovo neenakomerno porazdelitev po telesni masi, imenovano. 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 celotna prostornina plina, m3; M - masa plina, kg, Recipročna vrednost, kg/m3, pojav P=G/V. 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 razteza in ne opravlja dela, toplota, ki ji je dodeljena q=c v (T 2 -T 1) gre samo za njeno povečanje notranja energija tiste.:

∆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 stabilnem 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 rezultat pozitivno delo por.

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.

Vklopljeno razdelek b-c para je vlažna nasičena. Po popolnem izhlapevanju vode (točka c) postane para suha, nasičena. Za mokro paro je značilna stopnja suhosti x. Stopnja suhosti - masni delež suha nasičena para, ki jo vsebuje 1 kg mokre pare. Oglejmo si podrobneje postopek uparjanja visok krvni tlak. 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. Količino toplote, porabljeno za pretvorbo 1 kg vrele vode v suho nasičeno paro, imenujemo 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 človek preživi večino svojega delovnega časa, imenujemo servis ali delovni prostor. 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 vzpenjanja zraka, zato so vodi položeni z vzponi do zunanjih dvižnih vodov, zbiralniki zraka pa so nameščeni na najvišjih točkah.

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 ventilatorja po zraku na eni strani in ustvaril pritisk, poraba energije in učinkovitost - 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;

Opomba: tradicionalna predstavitev teme, dopolnjena z demonstracijo na računalniškem modelu.

Od treh agregatnih stanj snovi je najenostavnejše plinasto stanje. V plinih so sile, ki delujejo med molekulami, majhne in jih pod določenimi pogoji lahko zanemarimo.

Plin se imenuje popolna , Če:

Velikosti molekul lahko zanemarimo, tj. molekule lahko štejemo za materialne točke;

Sile interakcije med molekulami lahko zanemarimo (potencialna energija interakcije molekul je veliko manjša od njihove kinetične energije);

Trke molekul med seboj in s stenami posode lahko štejemo za absolutno elastične.

Realni plini so po lastnostih blizu idealnim plinom, kadar:

Pogoji blizu normalnih pogojev (t = 0 0 C, p = 1,03·10 5 Pa);

Pri visokih temperaturah.

Zakoni, ki urejajo obnašanje idealnih plinov, so bili eksperimentalno odkriti že dolgo nazaj. Tako je bil zakon Boyle-Mariotte ustanovljen že v 17. stoletju. Podajamo formulacije teh zakonov.

Boylov zakon - Mariotte. Naj bo plin v pogojih, kjer se njegova temperatura vzdržuje konstantno (takšni pogoji se imenujejo izotermično ).Potem je za dano maso plina produkt tlaka in prostornine konstanta:

Ta formula se imenuje izotermna enačba. Grafično je odvisnost p od V za različne temperature prikazana na sliki.

Imenuje se lastnost telesa, da ob spremembi prostornine spremeni tlak stisljivost. Če pride do spremembe prostornine pri T=const, je stisljivost označena izotermični koeficient stisljivosti ki je opredeljena kot relativna sprememba prostornine, ki povzroči spremembo tlaka na enoto.

Za idealen plin je enostavno izračunati njegovo vrednost. Iz izotermne enačbe dobimo:

Znak minus pomeni, da se s povečanjem prostornine tlak zmanjša. Tako je izotermični koeficient stisljivosti idealnega plina enak recipročni vrednosti njegovega tlaka. Z naraščanjem pritiska upada, saj Višji kot je tlak, manj možnosti ima plin za nadaljnje stiskanje.

Gay-Lussacov zakon. Naj bo plin v pogojih, kjer se njegov tlak ohranja konstanten (takšni pogoji se imenujejo izobarično ). Dosežemo jih tako, da plin postavimo v jeklenko, zaprto s premičnim batom. Potem bo sprememba temperature plina povzročila gibanje bata in spremembo volumna. Tlak plina bo ostal konstanten. V tem primeru bo za določeno maso plina njegova prostornina sorazmerna s temperaturo:

kjer je V 0 prostornina pri temperaturi t = 0 0 C, - koeficient prostorninske razteznosti plini Lahko ga predstavimo v obliki, podobni koeficientu stisljivosti:

Grafično je odvisnost V od T za različne tlake prikazana na sliki.

Če preidemo od temperature v Celziju do absolutne temperature, lahko Gay-Lussacov zakon zapišemo kot:

Charlesov zakon.Če je plin v pogojih, kjer njegova prostornina ostane konstantna ( izohorično pogoji), potem bo za dano maso plina tlak sorazmeren s temperaturo:

kjer p 0 - tlak pri temperaturi t = 0 0 C, - tlačni koeficient. Prikazuje relativno povečanje tlaka plina, ko se ta segreje za 10:

Charlesov zakon lahko zapišemo tudi kot:

Avogadrov zakon: En mol katerega koli idealnega plina pri enaki temperaturi in tlaku zavzame enako prostornino. Pri normalnih pogojih (t = 0 0 C, p = 1,03·10 5 Pa) je ta prostornina enaka m -3 /mol.

Število delcev v 1 molu različne snovi, poklical Avogadrova konstanta :

Število delcev n0 na 1 m3 pri normalnih pogojih je enostavno izračunati:

Ta številka se imenuje Loschmidtova številka.

Daltonov zakon: tlak mešanice idealnih plinov je enak vsoti parcialnih tlakov plinov, ki vstopajo vanjo, tj.

kje - parcialni tlaki- tlak, ki bi ga imele sestavine zmesi, če bi vsaka od njih zasedla prostornino, ki je enaka prostornini zmesi pri isti temperaturi.

Clapeyron - Mendelejeva enačba. Iz zakonov o idealnem plinu lahko dobimo enačba stanja , ki povezuje T, p in V idealnega plina v stanju ravnovesja. Ta enačba je bila prvič pridobljena francoski fizik in inženir B. Clapeyron ter ruski znanstveniki D.I. Mendelejev, zato nosi njihovo ime.

Naj določena masa plina zavzema prostornino V 1, ima tlak p 1 in ima temperaturo T 1. Enako maso plina v drugačnem stanju označujejo parametri V 2, p 2, T 2 (glej sliko). Prehod iz stanja 1 v stanje 2 poteka v obliki dveh procesov: izotermnega (1 - 1") in izohornega (1" - 2).

Za te procese lahko zapišemo zakone Boyle - Mariotte in Gay - Lussac:

Če iz enačb izločimo p 1 ", dobimo

Ker sta bili stanji 1 in 2 izbrani poljubno, lahko zadnjo enačbo zapišemo kot:

Ta enačba se imenuje Clapeyronova enačba , v kateri je B konstanta, različna za razne maše plini

Mendelejev je združil Clapeyronovo enačbo z Avogadrovim zakonom. Po Avogadrovem zakonu zavzema 1 mol katerega koli idealnega plina z enakima p in T enako prostornino V m, zato bo konstanta B enaka za vse pline. Ta konstanta, ki je skupna vsem plinom, je označena z R in se imenuje univerzalna plinska konstanta. Potem

Ta enačba je enačba stanja idealnega plina , ki se imenuje tudi Clapeyron-Mendelejeva enačba .

Numerično vrednost univerzalne plinske konstante je mogoče določiti tako, da vrednosti p, T in V m nadomestimo v enačbo Clapeyron-Mendeleev pri normalnih pogojih:

Clapeyron-Mendelejevo enačbo lahko zapišemo za katero koli maso plina. Za to si zapomnite, da je prostornina plina z maso m povezana s prostornino enega mola s formulo V = (m/M)V m, kjer je M molska masa plina. Potem bo enačba Clapeyron-Mendeleev za plin z maso m imela obliko:

kje je število molov.

Pogosto je enačba stanja idealnega plina zapisana v smislu Boltzmannova konstanta :

Na podlagi tega lahko enačbo stanja predstavimo kot

kjer je koncentracija molekul. Iz zadnje enačbe je jasno, da je tlak idealnega plina neposredno sorazmeren z njegovo temperaturo in koncentracijo molekul.

Majhna predstavitev zakoni idealnega plina. Po pritisku na gumb "Začnimo" Ko pritisnete gumb, boste videli komentarje voditelja o dogajanju na zaslonu (črna barva) in opis dejanj računalnika "Naslednji" (rjava). Ko je računalnik "zaseden" (tj. testiranje poteka), je ta gumb neaktiven. Na naslednji okvir se premaknite šele, ko razumete rezultat, dobljen v trenutnem poskusu. (Če vaše dojemanje ne sovpada s komentarji voditelja, pišite!)

Veljavnost zakonov idealnega plina lahko preverite na obstoječih

Eden od njih je plin. Njegovi sestavni delci - molekule in atomi - se nahajajo na veliki razdalji drug od drugega. Hkrati so v stalni prosto gibanje. Ta lastnost kaže, da se interakcija delcev pojavi le v trenutku približevanja, kar močno poveča hitrost trkajočih se molekul in njihovo velikost. To razlikuje plinasto stanje snovi od trdnega in tekočega.

Sama beseda "plin" v prevodu iz grščine zveni kot "kaos". To odlično označuje gibanje delcev, ki je pravzaprav naključno in kaotično. Plin ne tvori določene površine, temveč zapolni celotno prostornino, ki mu je na voljo. To stanje snovi je najpogostejše v našem vesolju.

Zakone, ki določajo lastnosti in obnašanje takšne snovi, je najlažje oblikovati in obravnavati na primeru stanja, v katerem so molekule in atomi nizki. Imenovali so ga "idealni plin". V njem je razdalja med delci večja od radija interakcije medmolekulskih sil.

Idealni plin je torej teoretični model snovi, v katerem skoraj ni interakcije med delci. Zanj morajo biti izpolnjeni naslednji pogoji:

Zelo majhne velikosti molekul.

Med njimi ni interakcijske sile.

Trki se zgodijo kot trki elastičnih kroglic.

Dober primer takšnega agregatnega stanja so plini, v katerih tlak pri nizkih temperaturah ne presega atmosferskega tlaka za 100-krat. Štejejo se za odpuščene.

Že sam koncept »idealnega plina« je znanosti omogočil izgradnjo molekularne kinetične teorije, katere zaključki so potrjeni v številnih poskusih. Po tej doktrini ločimo idealne pline na klasične in kvantne.

Značilnosti prvega se odražajo v zakonih klasične fizike. Gibanje delcev v tem plinu ni odvisno drug od drugega, pritisk na steno je enak vsoti impulzov, ki se prenesejo med trkom posameznih molekul za določen čas. Njihova skupna energija je enaka energiji posameznih delcev. Delo idealnega plina je v tem primeru izračunano p = nkT. Osupljiv primer tega so zakoni, ki so jih izpeljali fiziki, kot so Boyle-Marriott, Gay-Lussac, Charles.

Če idealnemu plinu znižamo temperaturo ali povečamo gostoto delcev na določeno vrednost, se njegove valovne lastnosti povečajo. Pride do prehoda v kvantni plin, v katerem so atomi in molekule primerljivi z razdaljo med njimi. Obstajata dve vrsti idealnega plina:

Nauk Boseja in Einsteina: delci iste vrste imajo celo število spina.

Fermijeva in Diracova statistika: druga vrsta molekul s polcelim spinom.

Razlika med klasičnim idealnim plinom in kvantnim je v tem, da se energijska gostota in tlak tudi pri absolutni ničelni temperaturi razlikujeta od nič. S povečanjem gostote postanejo večji. V tem primeru imajo delci največjo (drugo ime je mejna) energijo. S tega vidika se obravnava teorija zgradbe zvezd: v tistih od njih, kjer je gostota večja od 1-10 kg / cm3, je zakon elektronov jasno izražen. In kjer preseže 109 kg/cm3, se snov spremeni v nevrone.

Pri kovinah uporaba teorije, v kateri se klasični idealni plin pretvori v kvantnega, omogoča razlago večina agregatno stanje: gostejši kot so delci, bližje je idealu.