Соотношения между единицами измерения систем
| Параметры | Системы единиц измерения | |
| СИ (международная) | МКГСС (техническая) | |
| Длина | М | М |
| Время | Сек. | Сек. |
| Масса | кг | Т.Е.М |
| Сила | Н (кг×м/с2) | кгс (кГ) |
| 1Н – это сила, под действием которой тело массой 1 кг движется с ускорением 1 м/с2 1кгс (вес)– это сила, под действием которой тело массой 1 кг движется с ускорением 9,8 м/с2 Следовательно – 1кгс =9,8 Н или примерно10Н. | ||
| Работа (L) | Дж | кГм |
| Теплота(Q) | Дж | ккал (кал) |
| 1Дж – это работа, которую совершает тело под действием силы в 1Н перемещаясь на 1 м 1 кГм – это работа, которую совершает тело под действием силы в 1кгс перемещаясь на 1 м 1ккал – это количество теплоты, необходимое для нагревания 1 кг воды на 10С | ||
| 1 ккал=427кГм=4190Дж 1кГм=9,8Дж (1кгс×1м=9,8Н×1м) | ||
Термодинамические параметры
Удельный объём – это объём единицы массы (1кг)
v = V / m [ м 3 /кг],
где:
V – объем газа,
m – масса газа.
Плотность – это масса единицы объёма (1 м 3)
ρ = m / V [кг /м 3 ]
ρ× v=1 или ρ =1/v, v=1/ ρ
Давление – это физическая величина, равная отношению нормально действующей на поверхность силы к площади этой поверхности.
р=Р/ F [Н/м2 , Па],
где:
Р – сила, действующая на поверхность,
F – площадь поверхности.
Давление - это результат ударов молекул газа о стенки сосуда, в котором он находится.
|
|
|
1 Па = 1Н/м2
(техническая атмосфера)
1ат = 1 кгс/см2 = 104 кгс/м2 = 9,8×104 Н/м2 = 105 Н/м2 = 105 Па
1ат = 735 мм рт. ст. = 10 м вод. ст. = 1 бар = 105 Па
(физическая атмосфера)
1атм = 760 мм рт.ст. = 1,033 ат = 10,33 м вод.ст.
Термодинамическим параметром является абсолютное давление.
Абсолютное давление – этодавление, отсчитываемое от абсолютного нуля.
В технике применяют приборы, измеряющие давление, под которым понимают разность между абсолютным давлением в месте измерения и атмосферным (барометрическим) давлением.
Абсолютное давление рассчитывается по формуле:
ра = рб ± р,
где ра – абсолютное давление,
рб – барометрическое, атмосферное давление,
+ рм – манометрическое, избыточное давление,
- рв – вакуумметрическое давление, разрежение, (вакуум)
Температура – это величина, характеризующая степень нагретости тела.
Температура (согласно молекулярно-кинетической теории) – это мера средней кинетической энергии молекул. Следовательно температура тела характеризует энергию, с которой движутся его молекулы.
Для измерения температуры в технике используется Международная практическая температурная шкала или шкала Цельсия.
|
|
|
Единицей измерения температуры t в этой шкале является градус Цельсия (°С).
За 0°С температуры в этой шкале принята, приближенно, температура равновесия между льдом, водой и водяным паром. За 100°С принята температура кипения воды. Для определения 1 °С шкала поделена на 100 делений.
В качестве термодинамического параметра состояния используется абсолютная температура Т, единица ее измерения - К (Кельвин).
Абсолютная температура определяется по термодинамической (абсолютной) шкале или шкале Кельвина.
Нулевое значение температуры по этой шкале соответствует состоянию, когда прекращается хаотическое движение молекул. Температура равновесия между льдом, водой и водяным паром соответствует 273 К. Для определения 1 К шкала поделена на 273 деления. Это позволяет установить соответствие между шкалой Цельсия и шкалой Кельвина:
Т = t + 273,16 , допускается Т = t + 273
Уравнение состояния идеального газа
Параметры состояния (абсолютное давление р, абсолютная температура Т, удельный объем v) определяются одними и теми же величинами: скоростью молекул и расстоянием между ними, имеющими для каждого состояния определенные значения. Поэтому они связаны между собой однозначной зависимостью, называемой термическим уравнением состояния.
|
|
|
Термическое уравнение состояния или уравнение состояния газа или уравнение Клапейрона – это зависимость между термодинамическими параметрами газа для описания его равновесного состояния.
Уравнение КЛАПЕЙРОНА -
для данной массы газа произведение абсолютного давления на удельный объем и деленное на абсолютную температуру есть величина постоянная
pv /T = const (p1v1 / T1 = p2v 2/ T2)
p v /T = R,
где R – удельная газовая постоянная, [Дж/кг*К]
Для 1кг газа – p v = R T,
Для массы газа – pv×m = m× RT и получим
р V = m R T
Уравнение КЛАПЕЙРОНА-МЕНДЕЛЕЕВА - уравнение состояния для 1 кмоля газа.
В 1874 Д. И. Менделеев на основе уравнения Клапейрона, объединив его с законом Авогадро, используя молярный объем Vµ вывел уравнение состояния для 1 кмоля идеального газа:
Для этого умножим левую и правую часть уравнения на молярную массу µ pv × µ = µ × RT
v × µ = V µ , где V µ - молярный объем для всех газов одинаков, V µ =22,4 м3 / кмоль
|
|
|
µ × R = R µ где R µ универсальная газовая постоянная
R µ = 8314 Дж/(кмоль.К)
Уравнение Клапейрона-Менделеева —уравнение состояния, применяемое с определенной степенью точности к реальным газам при нормальных физических условиях, когда свойства газов близки к идеальному газу.
р Vµ=RµT
Уравнение Клапейрона-Менделеева применяют для реальных газов, находящихся при нормальных физических условиях:
р = 760 мм рт.ст. = 101325 Па,
t =0°С , Т = 273К.
Для определения молярной массы газа используют таблицу химических элементов Д.И. Менделеева.
В таблице для любого элемента указана атомная масса, например атомная масса кислорода, примерно, равна 16, а молекулярная 32, т.к. в молекуле кислорода два атома.
Соответственно молярная масса кислорода будет составлять
µО2 = 32кг/кмоль
Теплоемкость
Теплоемкость газа – это количество теплоты, которое необходимо подвести (отвести от газа) к газу, чтобы изменить его температуру на 1 градус.
Обозначение теплоемкости – С.
Единица измерения – Дж/К.
Теплоемкость газов зависит от:
· вида газа
· количества газа
· температуры газа
· характера процесса
Виды теплоемкости в зависимости от количества газа:
Массовая (удельная) теплоемкость – это количество теплоты, которое необходимо подвести (отвести от 1кг газа) к 1кг газа для изменения его температуры на 1 градус. с [Дж/кгК]
Объемная теплоемкость – это количество теплоты, которое необходимо подвести (отвести от1 М3) к 1 М3 газа для изменения его температуры на 1 градус. c ' [Дж/М3 К]
Молярная теплоемкость – это количество теплоты, которое необходимо подвести (отвести от1 кмоля) к 1кмолю газа для изменения его температуры на 1 градус. c µ [Дж/кмольК]
Соотношение между теплоемкостями: c ' = ρ ×с, c ' = c µ / V µ , c = c µ /µ
Виды теплоемкости от характера процесса:
Изохорная теплоемкость – это количество теплоты, которое необходимо подвести к (отвести от 1кг, 1 кмоля, 1 М3 газа) к 1кг (1 кмоля, 1 М3) газа для изменения его температуры на 1 градус в изохорном процессе.
cv [Дж/кгК], c ' v [Дж/М3 К], c µ v [Дж/кмольК]
qv = cv ×DТ, qv = c ' v ×DТ , qv = c µ v ×DТ
Изобарная теплоемкость – это количество теплоты, которое необходимо подвести к (отвести от 1кг, 1 кмоля, 1 М3 газа) к 1кг (1 кмоля, 1 М3) газа для изменения его температуры на 1 градус в изобарном процессе.
c р [Дж/кгК], c 'р [Дж/М3 К], c µр [Дж/кмольК]
q р = c р ×DТ, q р = c 'р ×DТ , q р = c µр ×DТ
Для установления соотношения между изохорной и изобарной теплоемкостями рассмотрим процессы нагревания 1 кг газа в одинаковых цилиндрах при одинаковых начальных условиях (температуре и давлении).
В одном цилиндре поршень жестко закреплен (процесс нагревания идет при постоянном объеме qv = cv ×DТ), а во втором цилиндре поршень свободно перемещается обеспечивая при нагревании и расширении постоянство давления (процесс нагревания идет при постоянном давлении q р = c р ×DТ).
В первом цилиндре вся подведенная теплота расходуется на изменение внутренней энергии, а во втором как на изменение внутренней энергии, так и на совершение работы.
Следовательно, для того, чтобы изменить температуру газа на 1 градус в изобарном процессе требуется больше количество теплоты, чем в изохорном на величину работы по перемещению поршня q р > qv.
q р - qv = l c р ×DТ - cv ×DТ= l c р - cv = l / DТ
Работа 1 кг газа в изобарном процессе при изменении температуры на 1 градус называется удельной газовой постоянной
R = l / D Т [Дж/кгК]
Уравнение Майера c р - cv = R
c р / cv = k ,
где k - показатель адиабаты.
Для воздуха k =1,4 для газов k =1,33
Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 242; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!