Вологість повітря та її вимірювання. Точка роси

Кількість годин: 2 год
Знання і навички, якими необхідно оволодіти:
Випаровування, випіння, конденсація, водяна пара, абсолютна та відносна вологість, насичена та ненасичена пара, динамічна рівновага; гігрометр, точка роси.
Завдання до самостійної роботи: 1.Законспектувати визначення основних понять; 2. Підготувати доповідь на тему: «Для визначення вологості повітря використовують…»
Форма контролю:	Перевірка самостійних конспектів, вибіркова презентація студентами своїх доповідей перед групою.

В атмосфері Землі, а особливо в нижніх шарах, в результаті випаровування міститься величезна кількість водяної пари.

Щоб дізнатися про вміст водяної пари в повітрі використовують два параметри:

" абсолютна вологість;

" відносна вологість.

Величина, яка вимірюється кількістю водяної пари (в грамах), що міститься в 1 м³ повітря, називають абсолютною вологістю повітря.

    Інакше, абсолютну вологість вимірюють густиною водяної пари, що міститься у повітрі.

    Числове значення абсолютної вологості мало відрізняється від тиску водяної пари за таких самих умов, виміряного в мм ртутного стовпа.

    За абсолютною вологістю ще не можна встановити, наскільки повітря вологе або сухе.

    Тому використовують відносну вологість, яка показує наскільки водяна пара, що знаходиться в повітрі, близька до стану насичення.

Пара, що знаходиться в динамічній рівновазі з своєю рідиною, називається насиченою.

Динамічна рівновага рідини і пари - стан, при якому за один і той же час кількість молекул, що перехо­дять з рідини в пару, і кількість молекул, що повертаються з пари в рідину, однакова.

Насичена пара має за даної температури найбільшу кількість молекул в одиниці об’єму й чинить найбільший тиск.

Ненасичена пара - пара, що не знаходиться в динамічній рівновазі зі своєю рідиною.

    Відносною вологістю повітря називають величину, яка вимірюється відношенням абсолютної вологості до кількості пари, необхідної для насичення 1м³ повітря за тієї ж самої температури. ЇЇ виражають у відсотках.

 - показує, який відсоток становить абсолютна вологість від густини водяної пари, яка насичує повітря за даної температури.

    Відносна вологість повітря залежить не тільки від абсолютної вологості , а й від температури. Якщо кількість водяної пари у повітрі не змінюється, то зі зниженням температури відносна вологість зростає, оскільки чим нижча температура, тим ближча водяна пара до насичення.

- в метеорології відносною вологістю повітря називають величину, яка вимірюється відношенням тиску водяної пари, яка міститься у повітрі, до тиску водяної пари, яка насичує повітря за тієї ж самої температури.

    Температуру, за якої відносна вологість повітря становить 100% (повітря виявляється насиченим водяною парою), називають точкою роси.

Теплові машини. Принцип дії теплових двигунів. ККД теплового двигуна. Шляхи підвищення ККД.

Кількість годин: 2 год
Знання і навички, якими необхідно оволодіти:
Теплові машини, внутрішня енергія, закон збереження енергії, структурна схема теплової машини, цикл Карно, нагрівник, холодильник, ККД.
Завдання до самостійної роботи: 1. Законспектувати основні поняття. 2.Коротко письмово відповісти на питання: «Який процес називають циклічним?» «Який процес називають оборотним?» «Яка їх роль нагрівника і холодильника у роботі теплового двигуна?» «Що називають робочим тілом? Які речовини використовують як робоче тіло двигуна?» «У чому полягає фізичний зміст другого закону термодинаміки? Як формулюють цей закон?»  3. Підготувати доповідь наоджну з тем:  «Шкідливий вплив теплових двигунів наекологію оточуючого середовища»
Форма контролю:	Усне фронтальне опитування (5-15хв), презентація підготовлених доповідей (за бажанням); перевірка підготовлених доповідей у письмовій формі.

Запаси внутрішньої енергії в земній корі й океанах можна вважати практично необмеженими. Але володіти запасами енергії ще недостатньо, необхідно вміти за рахунок енергії приводити в рух верстати, засоби транспорту, машини, обертати ротори генераторів електричного струму тощо. Людству потрібні двигуни, тобто пристрої, здатні виконувати роботу. Більша частина двигунів на землі - теплові двигуни, тобто пристрої, які перетворюють внутрішню енергію палива в механічну енергію. Для того, щоб двигун виконував роботу, необхідна різниця тисків по два боки поршня двигуна або лопатей турбіни. Незважаючи на велику різноманітність видів теплових двигунів, усі вони мають загальний принцип дії. У роботі двигунів можна виділити такі загальні ознаки:

1) у будь-якому тепловому двигуні відбувається перетворення енергії палива в механічну енергію;

2) для роботи теплового двигуна потрібні нагрівник, холодильник і робоче тіло. У процесі роботи теплового двигуна робоче тіло забирає від нагрівника певну кількість теплоти Q₁ і перетворює частину цієї теплоти в механічну енергію, а неперетворену частину теплоти Q₂ передає холодильнику. За законом перетворення і збереження енергії Q₁ = Q₂ + A;

3) робота будь-якого теплового двигуна полягає у повторюванні циклів зміни стану робочого тіла.

Розглянемо чотирикратний цикл роботи ідеального двигуна, який вперше відкрив С. Карно. Газ, поміщений в теплопровідний циліндр з рухомим поршнем, приведемо в контакт з нагрівником (рис.3.2.6), що має температуру T₁. При цьому газ, нагріваючись до T₁, буде ізотермічно розширюватись, переходячи із стану 1 в стан 2 (рис.3.2.7). У результаті газ отримає від нагрівника теплоту Q₁ і виконає проти зовнішніх сил роботу A_1,2 = Q₂. Після досягнення газом стану 2 перервемо контакт робочого тіла (газу) з нагрівником і помістимо циліндр в теплоізольовану адіабатну оболонку. Залишимо газу можливість додатково адіабатно розширитись до стану 3. При цьому:

- газ виконає проти зовнішніх сил роботу A_2,3 за рахунок своєї внутрішньої енергії U;

- температура газу знизиться від T₁ до T₂, оскільки його внутрішня енергія U зменшиться.

Після досягнення газом стану 3 приведемо його в контакт з холодильником, температура якого T₂. Газ ізотермічно стиснеться зовнішньою силою. Знову помістимо циліндр в теплоізольовану оболонку і газ, внаслідок адіабатного стиснення, набуде вихідного стану. Зобразимо ці процеси в координатах p, V. Цей цикл Карно буде складатися з двох ізотерм (1 2, 3 4) і двох адіабат (2 3, 4 1) (рис.3.2.7).

Робота, яку виконує газ, пропорційна площі фігури, обмеженої ізотермами і адіабатами. Такий цикл роботи теплового двигуна найвигідніший; його називають циклом Карно.

Неможливість повного перетворення внутрішньої енергії газу в роботу зумовлено необоротністю теплових процесів у природі. Корисна робота, яку виконує двигун,

A' = |Q₁| - |Q ₂|,

де Q₁ - кількість теплоти, яку отримало робоче тіло від нагрівника; Q₂ - кількість теплоти, віддана холодильнику.

Коефіцієнт корисної дії для будь-якої теплової машини дорівнює відношенню корисно використаної енергії до затраченої енергії:

Із формули (3.2.6) видно, що за будь-якої конструкції машини ККД залежить від температур нагрівника T₁ і холодильника T₂:

h_max - максимальне значення ККД теплової машини. Формулу (3.2.7) можна використовувати лише для циклу Карно ідеальної теплової машини. Згідно формули (3.2.7) здійснюють удосконалення довільних теплових машин. Збільшити ККД можна:

- збільшуючи T нагрівника;

- зменшуючи T холодильника.

Згідно з формулою (3.2.7) ККД теплової машини міг би дорівнювати одиниці, якщо була б можливість використати холодильник з температурою T₂ = 0 К. Але згідно з третім законом термодинаміки абсолютний нуль температури - недосяжний. Холодильниками для реальних теплових двигунів, переважно, є атмосферне повітря або вода при температурі T 300 К.

Тому основний спосіб підвищення ККД теплових двигунів - це підвищення температури нагрівника. Але її не можна підняти вище температури плавлення тих матеріалів, з яких виготовляється тепловий двигун. Наприклад, температура нагрівника сучасної парової турбіни наближається до 850 К і максимально можливе значення ККД, обчислене за формулою (3.2.7), становить близько 65 %.

Досягненню високих температур нагрівника заважає неповне згоряння палива, зокрема, у двигунах внутрішнього згоряння. Це призводить і до екологічних проблем.

Широке застосування теплових двигунів для добування зручної у використанні енергії найбільше впливає на навколишнє середовище порівняно з усіма іншими видами виробничих процесів.

За законами термодинаміки електричну й механічну енергію неможливо виробляти без відведення в навколишнє середовище значних кількостей теплоти. Це може призвести до підвищення середньої температури на Землі і створити загрозу підвищення рівня Світового океану.

Підвищення температури на Землі може спричинити і подальше суттєве збільшення концентрації вуглекислого газу в атмосфері, зумовлене спалюванням палива в теплових машинах. За останні двадцять років кількість вуглекислого газу в атмосфері Землі збільшилась майже на 20 %.

П'єзоелектричний ефект

П'єзоелектричний ефект - ефект виникнення поляризації діелектрика під дією механічних напруг (прямий п'єзоелектричний ефект). Існує і зворотний п'єзоелектричний ефект - виникнення механічних деформацій під дією електричного поля.

Прямий і зворотний п'єзоелектричний ефекти спостерігаються в одних і тих же кристалах - п'єзоелектрика. Прямий ефект відкритий братами Жаком і П'єром Кюрі в 1880 р. ^[1] Зворотний ефект був передбачений у 1881 р. Ліппманом на основі термодинамічних міркувань і в тому ж році експериментально підтверджений братами Кюрі.

П'єзоефект можна плутати з електрострикції. На відміну від електрострикції, прямий п'єзоефект спостерігається тільки в кристалах без центру симетрії. Хоча в класі 432 кубічної сингонії немає центру симетрії, п'єзоелектрика в ньому також неможливо. Отже, п'єзоефект може спостерігатися у діелектричних кристалів, що належить тільки до одного з 20 класів точкових груп.

---

Дата добавления: 2019-03-09; просмотров: 429; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!