Сложные системы

Для идеального газа применяется уравнение состояния Менделеева-Клапейрона

,(1.1)

где P – абсолютное давление, Па;

V – удельный объем, м³/кг;

R - удельная газовая постоянная, ;

T – термодинамическая температура газа, К.

У идеального газа между молекулами газа отсутствуют силы взаимодействия, а сами молекулы не имеют объема.

Для реальных газов уравнение состояния идеального газа применимо лишь для невысокого давления (1…3 МПа), вдали от области конденсации.

Во всех остальных случаях уравнение (1) неправильно описывает поведение реального вещества как количественно, так и качественно.

Иллюстрацией к сказанному является изотермический процесс сжижения реального газа. На рис. 1.1 представлена типичная P-V диаграмма этого процесса, фиксируемая в многочисленных опытах.

Рис. 1.1 Типичная Р-V диаграмма Рис. 1.2. Изотермическое сжатие

изотермического сжижения реального идеального газа

газа.

На рис 1.2 для сравнения приведена изотерма сжатия идеального газа, представляющая равнобокую гиперболу с осями – асимптотами.

Таким образом, с помощью уравнения (1.1) можно лишь более-менее правдоподобно описать начало процесса на участке I рис. 1.1.

На участке II происходит переход газа в жидкое состояние. Этот переход, относящийся к фазовым переходам, уравнение (1.1) описать не в состоянии.

В термодинамике простыми системаминазываются такие, состав которых во всех термодинамических процессах не изменяется.

Так уравнение состояния простой термодеформационной системы

(1.2)

представляет собой поверхность, а конкретный процесс – линию на этой поверхности, описываемую уравнением связи между какими-либо двумя параметрами, выбранными в качестве независимых переменных. Постоянство одного из трех параметров в уравнении состояния простой термодинамической системы (1.2) дает уравнение соответствующего изопроцесса, т.е. связь между двумя другими параметрами.

Постоянство одновременно двух параметров в простой термодинамической системе делает ее состояние неизменным (геометрически это соответствует точке на линии (1-2), принадлежащей поверхности F (P,V,T), представленной на рис.1.3)

Рис.1.3. Уравнение состояния простой системы

F (P,V,T)=0 в диаграммах состояния

- линия (1-2) – графическое изображение процесса изменения состояния системы по уравнению F (P,V,T) = 0;

- линии (1' – 2 ' ),(1'' – 2 '' ) и (1'''– 2 ''')– графическое изображение изопроцессов, как проекций процесса (1-2) соответственно на плоскости P-V, V-T, T-P.

Сложными называются системы, которые допускают перераспределение массы между отдельными составляющими системы.

Сложную термодинамическую систему можно рассматривать как состоящую из ряда подсистем (отдельные фазы или химические вещества), каждая из которых имеет три степени свободы: тепловую (термическую), деформационную (механическую) и химическую (фазовую).

В случае сложной термодинамической системы процесс может протекать при постоянстве одновременно двух параметров.

Для фазовых превращений это P,T = Const.

Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 190; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!