Какие параметры связывает уравнение состояния
Вопрос 2. Параметры состояния и уравнения состояния.
Вопрос 2. Параметры состояния и уравнения состояния.
Термодинамическими параметрами состояния называются интенсивные параметры, характеризующие состояние системы. Простейшие параметры:
1. 
– абсолютное давление – численно равно силе F, действующей на единицу площади f поверхности тела ┴ к последней, [Па=Н/м 2 ]
2. 
– удельный объём-это объем единицы массы вещества.
3. 
Температураесть единственная функция состояния термодинамической системы, определяющая направление самопроизвольного теплообмена между телами.
4. 
Плотностьювещества принято называть отношение массы тела к его объему
Связь между параметрами, характеризующими состояние простого тела, называется уравнением состояния F (р, v, T) = 0.
Изменение состояния системы называется процессом.
Термодинамическим процессомпринято считать обратимый равновесный процесс.
Равновесные процессы могутбыть изображены графически на диаграммах состояния p-v, р-Т и т. д. Линия, изображающая изменение параметров в процессе, называется кривой процесса. Каждая точка кривой процесса характеризует равновесное состояние системы.
Уравнение термодинамического процесса – уравнение вида 
.
Вопрос 3. Термодинамическая работа, координаты P-V.
Термодинамическая работа: 
, где 
– обобщённая сила, 
– координата.
Удельная работа: 
, 
, где 
– масса.
– Если 
и 
, то идёт процесс расширения 
работа положительная.
– Если 
и 
, то идёт процесс сжатия работа отрицательная.
– При малом изменении объёма давление практически не изменяется.
Полная термодинамическая работа: 
.
1. В случае если 
, то 
.
Вопрос 4. Потенциальная работа, координаты P-V, распределение работы.
Потенциальная работа – работа, вызываемая изменением давления.
– Если 
и 
, то идёт процесс расширения.
– Если 
и 
, то идёт процесс сжатия.
– При малом изменении давления объём почти не меняется.
Полную потенциальную работу можно найти по формуле: 
.
1. В случае если 
, то 
.
, где 
– работа,
переданная внешним системам.
, сE-скорость движения тела, dz-изменение высоты центра тяжести тела в поле тяготения.
________________________________________________________
Вопрос 16. Изобарный процесс изменения состояния простого тела. Уравнение процесса, изображение в координатах P-V, связь между параметрами, работа и теплообмен, изменение функций состояния.
Если 
, то идёт процесс расширения.
Так как 
, то 
.
Для идеального газа:
Первое начало термодинамики: 
.
Для идеального газа: 
и 
.
Вопрос 63. Дросселирование. Эффект Джоуля-Томсона. Основные понятия
Рис. 1.7. Процесс дросселирования в h-s диаграмме
Различают дифференциальный и интегральный дроссель – эффекты. Величина дифференциального дроссель – эффекта определяется из соотношения
, где 
– коэффициент Джоуля – Томсона, [К/Па].
Интегральный дроссель-эффект: 
.
Коэффициент Джоуля – Томсона выводится из математических выражений первого начала термодинамики и второго начала термостатики
1. Если дроссель–эффект положительный (Dh > 0), то снижается температура рабочего тела (dT 0);
3. Если дроссель–эффект равен нулю (Dh = 0), то температура рабочего тела не изменяется. Состояние газа или жидкости, которому соответствует условие Dh = 0, называется точкой инверсий.
___________________________________________________________________
Двухтактный дизель
Рабочий процесс в двухтактном дизеле в основном протекает так же как и в двухтактном карбюраторном двигателе, и отличается только тем что продувка цилиндра производится чистым воздухом. По окончании ее оставшийся в цилиндре воздух сжимается. В конце сжатия через форсунку впрыскивается топливо в камеру сгорания и воспламеняется.Схема двухтактного дизеля с кривошипно-камерной продувкой показана на рисунке 14, а, а индикаторная диаграмма — на рисунке 14, 6.
Рабочий процесс в двухтактном дизеле протекает следующим образом.
Первый такт. При движении поршня вверх от н. м. т. к в. м. т. вначале происходит окончание продувки, а затем окончание выпуска. На индикаторной диаграмме продувка изображена линией b”— a” а выпуск — а” — а.
После закрытия выпускного окна поршнем в цилиндре происходит сжатие воздуха. Линия сжатия на индикаторной диаграмме изображена кривой а—с. В это время под поршнем в кривошипной камере создается разрежение, под действием которого автоматический клапан открывается, и в кривошипную камеру засасывается чистый воздух. В начале движения поршня вниз, вследствие уменьшения объема под поршнем, давление воздуха в кривошипной камере повышается, и клапан закрывается.
Второй такт. Поршень движется от в. м. т. к н. м. т. Впрыск и горение топлива начинаются перед концом сжатия и заканчиваются после того, как поршень пройдет в. м. т. По окончании горения происходит расширение. Протекание процесса расширения на индикаторной диаграмме изображено кривой r-b.
Остальные процессы, выпуск и продувка протекают так же, как и в карбюраторном двухтактном двигателе.
Вопрос 2. Параметры состояния и уравнения состояния.
Термодинамическими параметрами состояния называются интенсивные параметры, характеризующие состояние системы. Простейшие параметры:
1. – абсолютное давление – численно равно силе F, действующей на единицу площади f поверхности тела ┴ к последней, [Па=Н/м 2 ]
2. – удельный объём-это объем единицы массы вещества.
3. Температураесть единственная функция состояния термодинамической системы, определяющая направление самопроизвольного теплообмена между телами.
4. Плотностьювещества принято называть отношение массы тела к его объему
Связь между параметрами, характеризующими состояние простого тела, называется уравнением состояния F (р, v, T) = 0.
Изменение состояния системы называется процессом.
Термодинамическим процессомпринято считать обратимый равновесный процесс.
Равновесные процессы могутбыть изображены графически на диаграммах состояния p-v, р-Т и т. д. Линия, изображающая изменение параметров в процессе, называется кривой процесса. Каждая точка кривой процесса характеризует равновесное состояние системы.
Уравнение термодинамического процесса – уравнение вида .
Уравнение состояния вещества
Что такое идеальный газ
Уравнение состояния так называемого идеального газа является простым, но достаточно информативным.
Идеальный газ – это газ, в котором пренебрегают взаимодействием молекул между собой.
Идеальными считают разреженные газы. Особенно близки к идеальным газы гелий и водород. Идеальный газ – это упрощенная математическая модель реального газа: молекулы движутся хаотически, а соударения между молекулами и удары молекул о стенки сосуда упругие, не приводящие к потерям энергии в системе. Подобная упрощенная модель весьма удобна, поскольку не требует учета силы взаимодействия между молекулами газа. Множество реальных газов не отличаются в своем поведении от идеального газа в условиях, когда суммарный объем молекул пренебрежимо мал в сравнении с объемом сосуда (то есть при атмосферном давлении и комнатной температуре). Это дает возможность применять уравнение состояния идеального газа для сложных расчетов.
где n = N V – это количество частиц в единице объема или же концентрация частиц.
Что такое реальный газ
Рассмотрим теперь более сложные системы: неидеальные газы и жидкости.
Реальный газ – это газ, между молекулами которого наблюдаются заметные силы взаимодействия.
Необходимо учитывать, что в неидеальных, плотных газах взаимодействие молекул высоко. Известно, что взаимодействие молекул очень сильно усложняет физическую картину, потому точную формулу уравнения состояния неидеального газа не получается записать в простом виде. В данном случае прибегают к приближенным формулам, найденным полу-эмпирическим путем. Самая удачная формула – это уравнение Ван-деp-Ваальса.
Взаимодействие молекул обладает сложным характером. На достаточно больших расстояниях между молекулами действуют силы притяжения. С уменьшением расстояния силы притяжения вначале растут, однако потом уменьшаются и преобразуются в силы отталкивания. Притяжение и отталкивание молекул будем рассматривать и учитывать отдельно. Уравнение Ван-дер-Ваальса, которое описывает состояние одного моля реального газа, имеет вид:
где a V μ 2 – это внутреннее давление, обусловленное силами притяжения между молекулами, b – это поправка на собственный объем молекул, учитывающая действие сил отталкивания между молекулами, при этом:
где d – это диаметр молекулы. Значение a рассчитывается по формуле:
Положительным в уравнении Ван-деp-Ваальса является тот факт, что данное равенство при очень больших плотностях приблизительно описывает также и свойства жидкости, в частности, плохую ее сжимаемость. Потому существует основание предполагать, что уравнение Ван-деp-Ваальса позволяет отразить и переход от жидкости к газу (либо от газа к жидкости).
Подобная зависимость невозможна. Это означает, что в этой области с веществом происходит что-то необыкновенное. Что именно, не видно в уравнении Ван-деp-Ваальса. Обратимся к опыту. В месте “извилины” на изотерме в состоянии равновесия вещество расслаивается на 2 фазы: жидкую и газообразную. Обе фазы существуют одновременно и находятся в фазовом равновесии. В таком состоянии происходит испарение жидкости и конденсация газа. Процессы протекают с такой интенсивностью, что полностью компенсируют друг друга: объем жидкости и газа со временем не изменяется.
Газ, который находится в фазовом равновесии со своей жидкостью, называется насыщенным паром. Если фазовое равновесие отсутствует, отсутствует также компенсация испарения и конденсации, тогда газ называется ненасыщенным паром.
Что происходит с изотермой в области двухфазного состояния вещества (то есть в месте “извилины” изотермы Ван-деp-Ваальса)? Эксперимент показывает, что в этом месте при изменении объема давление остается неизменным. График изотермы идет параллельно оси V (рисунок 2 ).
Параметры, которые соответствуют критическому состоянию, являются критическими (критическая температура, критическое давление, критическая плотность вещества).
С учетом уравнения Менделеева-Клайперона:
V вместо объема, получаем:
Из уравнения Ван-Дер-Ваальса имеем:
Для идеального газа:
Уравнение состояния
| Уравнения состояния |
|---|
 |
| Статья является частью серии «Термодинамика». |
| Уравнение состояния идеального газа |
| Уравнение Ван-дер-Ваальса |
| Уравнение Дитеричи |
| Разделы термодинамики |
| Начала термодинамики |
| Уравнение состояния |
| Термодинамические величины |
| Термодинамические потенциалы |
| Термодинамические циклы |
| Фазовые переходы |
| править |
Уравнение состояния — уравнение, связывающее между собой термодинамические (макроскопические) параметры системы, такие, как температура, давление, объём, химический потенциал и др. Уравнение состояния можно написать всегда, когда можно применять термодинамическое описание явлений. При этом реальные уравнения состояний реальных веществ могут быть крайне сложными.
Уравнение состояния системы не содержится в постулатах термодинамики и не может быть выведено из неё. Оно должно быть взято со стороны (из опыта или из модели, созданной в рамках статистической физики). Термодинамика же не рассматривает вопросы внутреннего устройства вещества.
Заметим, что соотношения, задаваемые уравнением состояния, справедливы только для состояний термодинамического равновесия.
Содержание
Виды уравнений состояния
Термическое уравнение состояния
Термическое уравнение состояния связывает макроскопические параметры системы. Для системы с постоянным числом частиц его общий вид можно записать так:
То есть, задать термическое уравнение состояния значит конкретизировать вид функции 
.
Калорическое уравнение состояния
Калорическое уравнение состояния показывает, как внутренняя энергия выражается через давление, объем и температуру. Для системы с постоянным числом частиц оно выглядит так:
или, учитывая, что давление можно выразить из термического уравнения,
Каноническое уравнение состояния
Каноническое уравнение, независимо от того, в каком из этих четырех видов оно представлено, содержит полную информацию о термических и калорических свойствах термодинамической системы.
См. также
Литература
| Твёрдое тело | Жидкость | Газ | Плазма Коллоид | Сверхкритическая жидкость | Сверхтекучая жидкость | Сверхтвёрдое тело | Вырожденная материя | Кварк-глюонная плазма | Конденсат Ферми-Дирака | Конденсат Бозе — Эйнштейна | Странная материя Переходные точки: точка плавления | точка кипения | тройная точка | критическая точка Другие понятия: уравнение состояния | кривая охлаждения |
Выделить Уравнение состояния и найти в:
Уравнение состояния
| Уравнение состояния |
|---|
 |
| Статья является частью серии «Термодинамика». |
| Уравнение состояния идеального газа |
| Уравнение Ван-дер-Ваальса |
| Уравнение Дитеричи |
| Уравнение состояния Редлиха — Квонга |
| Уравнение состояния Барнера — Адлера |
| Уравнение состояния Суги — Лю |
| Уравнение состояния Бенедикта — Вебба — Рубина |
| Уравнение состояния Ли — Эрбара — Эдмистера |
| Разделы термодинамики |
| Начала термодинамики |
| Уравнение состояния |
| Термодинамические величины |
| Термодинамические потенциалы |
| Термодинамические циклы |
| Фазовые переходы |
| править |
| См. также «Физический портал» |
Уравне́ние состоя́ния — уравнение, связывающее между собой термодинамические (макроскопические) параметры системы, такие, как температура, давление, объём, химический потенциал и др. Уравнение состояния можно написать всегда, когда можно применять термодинамическое описание явлений. При этом реальные уравнения состояний реальных веществ могут быть крайне сложными.
Уравнение состояния системы не содержится в постулатах термодинамики и не может быть выведено из неё. Оно должно быть взято со стороны (из опыта или из модели, созданной в рамках статистической физики). Термодинамика же не рассматривает вопросы внутреннего устройства вещества.
Заметим, что соотношения, задаваемые уравнением состояния, справедливы только для состояний термодинамического равновесия.
Содержание
Виды уравнений состояния
Термическое уравнение состояния
Термическое уравнение состояния связывает макроскопические параметры системы. Для системы с постоянным числом частиц его общий вид можно записать так:
Таким образом, задать термическое уравнение состояния значит конкретизировать вид функции 
Калорическое уравнение состояния
Калорическое уравнение состояния показывает, как внутренняя энергия выражается через давление, объем и температуру. Для системы с постоянным числом частиц оно выглядит так:
или, учитывая, что давление можно выразить из термического уравнения:
Каноническое уравнение состояния
Каноническое уравнение представляет собой выражение для одного из термодинамических потенциалов (внутренней энергии, энтальпии, свободной энергии или потенциала Гиббса) через независимые переменные, относительно которых записывается его полный дифференциал.
Каноническое уравнение, независимо от того, в каком из этих четырех видов оно представлено, содержит полную информацию о термических и калорических свойствах термодинамической системы (предполагается, что известно и определение термодинамического потенциала, такое, как F = U − TS ).
Примеры
См. также
Литература
Смотреть что такое “Уравнение состояния” в других словарях:
Уравнение состояния Ли — Уравнение состояния Стат … Википедия
УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ — уравнение, к рое связывает давление р, объём V и абс. темп ру Т физически однородной системы в состоянии термодинамического равновесия: f(p, V, Т) = 0. Это ур ние наз. термическим У. с., в отличие от калорического У. с., определяющего внутр.… … Физическая энциклопедия
уравнение состояния — Уравнение, связывающее любой термодинамический параметр (любое термодинамическое свойство) системы с параметрами, принятыми в качестве независимых переменных. Примечание Уравнение состояния, связывающее для однородного тела давление, объем и… … Справочник технического переводчика
УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ — связывает давление р., объём V и темп ру Т физически однородной системы в состоянии равновесия термодинамического: f(p, V, Т)=0. Это ур ние наз. термическим У. с., в отличие от калорического У. с., определяющего внутреннюю энергию U системы как ф … Физическая энциклопедия
УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ — УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ, формула, устанавливающая взаимосвязь между давлением, температурой и объемом в системе, содержащей заданное количество вещества. Простейшим уравнением состояния является ЗАКОН ИДЕАЛЬНЫХ ГАЗОВ … Научно-технический энциклопедический словарь
уравнение состояния — 1) термическое уравнение состояния выражает связь между давлением р, температурой Т и удельным объёмом v (или плотностью ρ) гомогенного вещества в состоянии равновесия: f(р, Т, v) = 0. 2) Калорическое уравнение состояния выражает зависимость… … Энциклопедический словарь
Уравнение состояния — связывает давление р, объём V и температуру Т физически однородной системы в состоянии равновесия термодинамического (См. Равновесие термодинамическое): f (p, V, Т) = 0. Это уравнение называется термическим У. с., в отличие от… … Большая советская энциклопедия
уравнение состояния — [equation of state] уравнение, связывающее давление Р, объем V и абсолютную температуру T физически однородной системы в состоянии термодинамического равновесия: f(P, V, T) = 0. Это уравнение называется термическим уравнением состояния, в отличие … Энциклопедический словарь по металлургии
уравнение состояния — 3.1.5 уравнение состояния (equation of state): Математическое выражение взаимосвязи между параметрами состояния газа или гомогенной газовой смеси. Примечание В этой части следует учитывать различия между двумя видами уравнения состояния, а именно … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации