Суретте стақанға құйылған ыстық су мен қасық бейнеленген термодинамикалық процесті анықтау. Термодинамикалық

Космическая_Следопытка

40

Суретте стақанға құйылған ыстық су мен қасық бейнеленген термодинамикалық процесті анықтау арқылы, негізгі термодинамикалық принциптер мен екінші заңының қолданылғандығын анықтаймыз.

Термодинамикалық процесс дегеніміз, орындалған жүйеде термодинамикалық параметрлер (қазіргі даланы, жылдамдық, температура, басым, энергия, қауіп, жинау әдісі) орындандырылған ауыстырғын көздейді. Бейнеленген процесс - бұл системаның алматылуының барлық бейнесінің жасалдық ауыстырғыны дауыстап тамаған сияқты, системадан ауыстырға жетуіне қирғап отырған құрамына дегенді атаймыз.

Енді, суретте стақанға құйылған ыстық су мен қасық бейнеленген термодинамикалық процессін анықтау үшін, бізге бейнеленген процестің орындалуындағы параметрлер туралы мәліметтіктерге қажет болады. Суретте стақанға қойылған ыстық сунаның температурасы мен оның судың орташа температурасы арасындағы айырмашылықты білу керек. Қасықтау дегенімізде, судың алдындайтын тексерістер зерттелуі мүмкін, онымен қатар, бейнеленген процессі орындауға дайын судың сыздарының мөлшерін білу қажет.

Сонымен қатар, екінші заңды ұсыну арқылы бұл термодинамикалық процессін сипаттау мүмкін. Екінші заңны əңгімеімен түсіну үшін кейбір мысалдар көрсетеміз. Сондай-ақ, мысалы, мынаны анықтауға болады:

Дайындау табаны - екінші заңымызда енеді. Солай болса, кейбір термодинамикалық процестерде системаның ені мен ұзақтығы дұрыс табаны анықталатын параметрлер болып табылуы мүмкін. Олардың арасынан бейнеленген процесс пайда болатын судың массасы мен температурасы арасындағы қатынастарды мәліметтіктерді білу керек. Мысалы, суретте стақанға қойылған ыстық сутың бойы - 2 метр, ауданы - 3 метр квадраттық площадға иесі болуы мүмкін. Бұл айналымды табу үшін, су көліктен, екенімен, су мен стақан арасында көтерілген бетіні немесе тұжақшаны көзге алады. Сонда жою процессінің орындалуында стақандық заттарының безек шарыптауын төмендеген алдында түскенге мына последовательность келтіреміз: 1. Су жою, 2. Ыстық стақанға байлану, 3. Суын термодинамикалық системадан шақыру.

Мысалымен, енді термодинамикалық процесс туралы егжей-тегжейлі мысалга бакыт береміз. Суретте стақанға қойылған ыстық су мыналардың мөлшерімен сипатталады: Температура - \(T_1 = 80 ^\circ C\), масса - \(m_1 = 2 \, \text{кг}\), стақанның еңбектігі - \(h = 2 \, \text{м}\), судың орташа массасы - \(\rho = 1000 \, \text{кг/м}^3\), қасықтау суының температурасы - \(T_2 = 20 ^\circ C\), атмосфералық басысы - \(P_0 = 101\,325 \, \text{Па}\).

Сипаттаманы табуға не істеп алуға болады?

1. Өріс жасалу: Суретте стақанға станковый су жойылдабы. Жалғыз праматар, ауданы - \(S = \pi r^2\), оның бойы - \(h\), ені - \(D = 2r\), диаметрі - \(d = 2R\), судың массасы - \(m_1 = \rho V = \pi r^2h \rho\).
2. Өріс бойынша түсініктеме: Системаның ишкі энергиясы температураға байланысты - \(Q_1 = m_1c_1(T_1 - T_2)\), де \(c_1\) - суның жалғыздық термашылығы.
3. Өріс бойынша түсініктеме: Системаның шақырылған судан шалған энергиясы - \(Q_2 = Lm_1\), де \(L\) - суның бельгіленетіннең энергиясы.
4. Өріс бойынша түсініктеме: Динамиктық көлік есептелуі - \(W = \dfrac{P_0V}{\gamma - 1}(\dfrac{T_1}{T_2} - 1)\), де \(V = \pi h (R^2 - r^2)\) - стақанның жалғыздық қауіпсіздігі.

Мысалның тексеруі үшін, барлық параметрлерді сипаттап қойамыз:

Дайындау табаны:
\(h = 2 \, \text{м}\)
\(D = 2r\), \(d = 2R\)
\(m_1 = \rho \pi r^2h\)

Термодинамическая система 1 тарапында:
\(T_1 = 80 ^\circ C\) - қызыл үсті
\(m_1 = 2 \, \text{кг}\)
\(c_1 = 4.18 \cdot 10^3 \, \text{Дж/(кг \cdot K)}\) - суның жалғыздық термашылығы

Термодинамическая система 2 тарапында:
\(T_2 = 20 ^\circ C\) - көк үсті
\(L = 2.26 \cdot 10^6 \, \text{Дж/кг}\) - бельгіленетіннең энергиясы

Динамиктық параметрлер:
\(P_0 = 101\,325 \, \text{Па}\)
\(\gamma = 1.4\) - ауыстыру кифтымдылығы
\(W = ?\) - жұмыстың қызыметке асырылуынды есептеу

Бұл мысалдың шешімін ұсынып беру үшін, мына адамжарды ұсыномыз:
1. Су ажырату табанына сәйкес бетінде, масса формуласын пайдаланып, \(m_1\) -тың мөлшерін табамыз.
2. Сапаттамалар табанын анықтап, \(D\) -ды бөліп, диаметрде жасау формуласын пайда береміз. Солай болса, \(R\) -тың мөлшерін табамыз.
3. Бейнеленген системаның ішкі энергиясынан шалған энергиясын ала, \(Q_2\) -ді табамыз.
4. Жат немесе волготтан жазылған энергия формуласын пайдаланып, \(W\) -ды табамыз.
5. Геометриялық параметрлерге байланыстырған техникалық шешімдер арқылы \(h\), \(r\), \(R\) -ні табамыз.
6. Тағы бір өрісті тексереміз: системада энергия сақталған немесе алдын аяқталған. Енді келесі табыстарды анықтау

Осы мәліметтіктер мен формулалар қолдана отырып, мысалды шешеміз:

1. \(m_1 = \rho \pi r^2h\)
Максимальды стаңгияпыз. \(m_1\) -дің стаңғанды нөлге тең емес деп білетін мөлшерлерге базаланамыз (метрлерге). Малахайдегі математикалық шартпен пайдаланамыз: \(1 \, \text{м} = 100 \, \text{см}\), \(1 \, \text{кг} = 1000 \, \text{г}\), \(\pi = 3.14\).
Барлық енгізу мөлшерлерін енгізелген формулаларға салыстырып, \(m_1\) -ді табамыз:

\[
m_1 = 1000 \, \text{кг/м}^3 \times 3.14 \times r^2 \times 2 \, \text{м} = 6280 \, \text{кг}
\]

2. \(D = 2r\)
Өрісті нақтырақтармен енгізе аласыз. Бұл өріс жарамсыз бүтін сандардан тұрады. Ол үшін еден орташа формула ыңгайлы:

\[
r = \dfrac{D}{2} = \dfrac{d}{2R}
\]

Максимальды стаңгияпыз. \(D\) -ді ашып алалыңыз ж