КРИТИЧЕСКОЙ НАЗЫВАЕТСЯ ТЕМПЕРАТУРА, ПРИ КОТОРОЙ ИСЧЕЗАЮТ ВСЕ РАЗЛИЧИЯ В ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВАХ МЕЖДУ ЖИДКОСТЬЮ И ЕЕ НАСЫЩЕННЫМ ПАРОМ.

Газ можно превратить в жидкость сжатием, если его температура ниже критической.

Воздух - смесь газов. Атмосферное давление - сумма парциальных давлений (по закону Дальтона) всех газов, составляющих атмосферу. В воздухе практически всегда имеется водяной пар. Давление, которое производил бы водяной пар, если бы остальные газы отсутствовали, называют парциальным давлением водяного пара. ПЛОТНОСТЬ ВОДЯНОГО ПАРА, СОДЕРЖАЩЕГОСЯ В АТМОСФЕРЕ, НАЗЫВАЕТСЯ АБСОЛЮТНОЙ ВЛАЖНОСТЬЮ. Но скорость испарения воды зависит от близости водяного пара к насыщению, а не от абсолютной влажности. ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТЬЮ ВОЗДУХА НАЗЫВАЕТСЯ ОТНОШЕНИЕ ПАРЦИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ ВОДЯНОГО ПАРА, СОДЕРЖАЩЕГОСЯ В АТМОСФЕРЕ ПРИ ДАННОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ, К ДАВЛЕНИЮ НАСЫЩЕННОГО ПАРА ПРИ ТОЙ ЖЕ ТЕМПЕРАТУРЕ. Часто относительную влажность выражают в процентах.

.

Охлаждение ненасыщенного пара при р=const превращает его в насыщенный пар (участок АВ). При температуре t парциальное давление водяного пара p (т.А). При охлаждении до температуры t_р пар станет насыщенным (т.В). Температуру, при которой водяной пар становится насыщенным, называют ТОЧКОЙ РОСЫ. При охлаждении воздуха до точки росы начинается конденсация паров. Точка росы позволяет определить по таблицам парциальное давление водяного пара. Найдя давление насыщенного водяного пара при данной температуре (t), вычисляют относительную влажность. Так определяют относительную влажность с помощью гигрометра - металлической коробочки с хорошо отполированной передней стенкой, в которую наливают легко испаряющуюся жидкость, через которую продувают воздух, и вводят термометр.

Волосной гигрометр основан на удлинении обезжиренного человеческого волоса при увеличении влажности.

Для определения влажности используют и психрометр. Два термометра. Резервуар одного сухой, второго - влажный (обматывается влажной полоской ткани). Чем меньше относительная влажность воздуха, тем интенсивнее идет испарение и тем больше будет разность температур на термометрах. По этой разности и температуре на сухом термометре с помощью психрометрической таблицы определяют относительную влажность.

Влажность воздуха - это один из параметров, с помощью которых в метеорологии осуществляют прогноз погоды. В музеях, театрах, на станциях метро поддерживается постоянная влажность воздуха. Поддержание нужной влажности воздуха - одно из технологических условий на некоторых производствах. В камерах Вильсона для изучения элементарных частиц используется пересыщенный пар. Критическая температура учитывается в производстве сжиженных газов.

При нагревании жидкости в сосуде на его стенках происходит выделение растворенного в ней воздуха. В образовавшиеся пузырьки происходит интенсивное испарение жидкости. Таким образом, внутри пузырьков находится насыщенный пар. Пузырьки растут в объеме и под действием архимедовой силы начинают всплывать вверх. Попадая в более холодные слои жидкости, пар в пузырьках конденсируется. При схлопывании пузырьков слышится характерный шум. При прогревании жидкости конденсация пара прекращается и пузырьки идут к поверхности, все увеличиваясь в размерах, и лопаются на поверхности, выпуская содержащийся в них пар. Жидкость кипит. КИПЕНИЕМ НАЗЫВАЕТСЯ ПРОЦЕСС ПАРООБРАЗОВАНИЯ, ПРОИСХОДЯЩИЙ ПО ВСЕМУ ОБЪЕМУ ЖИДКОСТИ. Рост пузырьков пара возможен только при давлении пара большем, чем внешнее давление. Поэтому температура кипения зависит от внешнего давления. Увеличивая или уменьшая его, можно изменять температуру кипения в широких пределах.

 

ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ И СПОСОБЫ ЕЕ ИЗМЕНЕНИЯ. ПЕPВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ.

При изменении взаимного расположения молекул совершается работа против сил их взаимодействия, следовательно, изменяется общая потенциальная энергия термодинамической системы молекул. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМОЙ тел называется группа тел, изолированная от взаимодействия с другими телами. Вследствие движения, молекулы обладают и кинетической энергией. ВНУТРЕННЕЙ ЭНЕРГИЕЙ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ТЕЛ НАЗЫВАЕТСЯ СУММА КИНЕТИЧЕСКИХ ЭНЕРГИЙ ЕЕ МОЛЕКУЛ ОТНОСИТЕЛЬНО ЦЕНТРА МАСС СИСТЕМЫ И ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ ЭНЕРГИЙ ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МЕЖДУ СОБОЙ. К внутренней энергии относится и энергия электронов в атоме, а также внутриядерная энергия, но т.к. эти виды энергии при тепловых процессах практически не изменяются, то при расчетах термодинамических процессов их не учитывают. Внутренняя энергия тела определяет его тепловое состояние. Величина внутренней энергии системы однозначно определяется ее термодинамическими параметрами. Об изменении внутренней энергии тела судят по изменению его температуры.

Молекула одноатомного идеального газа может рассматривается как материальная точка, обладающая тремя степенями свободы поступательного движения. i=3. Энергией вращательного движения она не обладает, т.к. размерами молекул идеального газа можно пренебречь.

Молекула двухатомного газа - совокупность двух материальных точек, жестко связанных недеформированной связью. Эта система имеет пять степеней свободы (3 поступательных и 2 вращательных). i=5.

Трех - и более атомные молекулы обладают шестью степенями свободы (три поступательных и три вращательных). i=6.

Для реальных молекул надо учитывать и степени свободы колебательного движения. В классической же теории рассматривают молекулы с жесткой связью между атомами, т.е. не рассматривают колебательные степени свободы.

Ни одна из степеней свободы (поступательных и вращательных) не имеет преимуществ перед остальными и, следовательно, на них приходится одинаковая энергия (статистический закон распределения энергии по степеням свободы Больцмана). Средняя кинетическая энергия молекул одноатомного идеального газа . Значит, на каждую степень свободы поступательного и вращательного движения для системы, находящейся в состоянии термодинамического равновесия, приходится энергия . Можно доказать, что на колебательную степень свободы приходится энергия равная kT, т.к. Е=E_к+E_р.

Средняя кинетическая энергия молекулы , где i=i_пост+i_вращ+2i_колеб.

Для идеального газа потенциальная энергия взаимодействия молекул друг с другом равна нулю.

Значит, внутреннюю энергию идеального газа можно найти как произведение кинетической энергии одной молекулы на их количество.

Изменение внутренней энергии системы тел может быть осуществлено двумя принципиально различными способами: а) совершением над телом (или самим телом) механической работы; б) теплообменом (теплопередачей). ТЕПЛООБМЕНОМ называется процесс передачи энергии от одного тела к другому без совершения работы. При соприкосновении тел с различными температурами наблюдается теплопередача из - за обмена энергиями движущихся молекул - теплопроводность, при движении потоков нагретой жидкости или газа - конвекция. Третий вид теплопередачи - излучение - теплообмен посредством электромагнитных волн, не требует непосредственного соприкосновения тел и наличия вещества между ними.

Мерой переданной при теплопередаче внутренней энергии является КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ. Количество теплоты и работа не виды энергии, а способы ее изменения, не запас, а мера переданной энергии. Ведь одно и то же изменение внутренней энергии можно получить любым из названных способов или двумя способами одновременно.

При совершении над термодинамической системой работы изменение внутренней энергии системы равно работе внешних сил. DU₁=A.

При теплопередаче изменение внутренней энергии равно количеству переданной системе теплоты. DU₂=Q.

В общем случае: ИЗМЕНЕНИЕ ВНУТРЕННЕЙ ЭНЕРГИИ СИСТЕМЫ ПРИ ПЕРЕХОДЕ ИЗ ОДНОГО СОСТОЯНИЯ В ДРУГОЕ РАВНО СУММЕ РАБОТЫ ВНЕШНИХ СИЛ И КОЛИЧЕСТВА ТЕПЛОТЫ, ПЕРЕДАННОГО СИСТЕМЕ.

Часто вместо работы над системой внешних сил рассматривают работу системы над внешними телами. .

Тогда , т.е. КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ, ПЕРЕДАННОЕ СИСТЕМЕ, ИДЕТ НА ИЗМЕНЕНИЕ ЕЕ ВНУТРЕННЕЙ ЭНЕРГИИ И НА СОВЕРШЕНИЕ СИСТЕМОЙ РАБОТЫ НАД ВНЕШНИМИ ТЕЛАМИ. В этом состоит первое начало термодинамики - закон сохранения энергии, распространенный на тепловые явления. В общем случае этот закон, являющийся обобщением громадного количества экспериментальных фактов гласит: ЭНЕРГИЯ В ПРИРОДЕ НЕ ВОЗНИКАЕТ ИЗ НИЧЕГО И НЕ ИСЧЕЗАЕТ: КОЛИЧЕСТВО ЭНЕРГИИ ВЕЧНО И НЕИЗМЕННО. ОНА ТОЛЬКО ПЕРЕХОДИТ ИЗ ОДНОЙ ФОРМЫ В ДРУГУЮ И ОТ ОДНИХ ТЕЛ К ДРУГИМ В ЭКВИВАЛЕНТНЫХ КОЛИЧЕСТВАХ. Это один из наиболее фундаментальных законов природы, утверждающий несотворимость и неуничтожимость материи.

Первое начало термодинамики применяется при расчетах всех тепловых процессов, при создании тепловых двигателей. Он лежит в основе теплотехники.

Создание первого начала термодинамики положило конец попыткам создания " вечного двигателя" первого рода, т.е. двигателя, который совершал бы работу, не потребляя при этом энергии.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. B Проверьте стержень клапана на призмах при помощи
2. I Всероссийские соревнования по воздухоплавательному спорту
3. I. 14. Понятие о севообороте. Причины, вызывающие необходимость чередования культур.
4. I. 38. Состав, свойства и применение калийных удобрений.
5. I. 4. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ПРИКЛАДНАЯ КУЛЬТУРОЛОГИЯ
6. I. 49. Основные принципы разработки системы применения удобрений.
7. I. Кто мы, к кому обращено приглашение?
8. I. При каких условиях эта психологическая информация может стать психодиагностической?
9. I. Природа и культура. Проблемы антропо- и культурогенеза.
10. I. Пунктуация при однородных членах предложения
11. I. Разработка и принятие Конституции.
12. I. Смотрите на Него, приготовляющего для Себя престол.