В помощь поступающим в вузы. Физика. Молекулярная физика. Тепловые явления. Электричество и магнетизм - Демков В.П.
Скачать (прямая ссылка):
которое более удобно использовать в виде
^•Qnosi = ^С?отд>
где Е0ПОЛ, д - суммарные количества теплоты, полученной н отданной телами
системы в процессе теплообмена.
К сожалению, при решении подобных задач на составление уравнения
теплового баланса часто необходимо проводить промежуточные вычисления,
так как конечное состояние системы определяется конкретными начальными
значениями температур тел н нх физическими свойствами. Если по условию
задачи непосредственно неясно, в каких фазах будут находиться тела,
составляющие систему, после завершения теплообмена, то в таких задачах
особое внимание следует обратить на возможность наличия агрегатных
превращений. Так как любое вещество после теплообмена при установившейся
температуре одновре що может находиться в двух фазах, то для решения
задачи нужно иметь ясное представление о том, будет ли конкретное
вещество находиться в одном или сразу в двух агрегатных состояниях.
Например, если вещество находится в газообразной (жидкой) фазе и
участвует в теплообмене с более холодными телами, находящимися прн
температуре ниже температуры конденсации (отвердевания) данного вещества,
то при установившейся температуре в системе оно может нли оставаться в
первоначальной фазе, но прн более низкой температуре, или частично
перейти в новую фазу (т.е. сразу находиться в двух фазах), или полностью
перейти в новую фазу. В таких случаях необходимо сделать числовой расчет
и определить, сколько тепла Qt нужно для нагревания более холодных тел до
температуры соответствующего фазового перехода (плавления или кипения
данного вещества), и сколько тепла Q2 может выделить данное более горячее
тело прн остывании до температуры перехода и при самом переходе
(отвердевании или конденсации). Если окажется, что Qt > Q2, то после
теплопередачи получится одна фаза вещества, а если Q\ < С?2> т° ПРИ
установившейся температуре будут находиться две фазы при температуре
фазового перехода.
Порядок решения таких задач следующий:
а) внимательно прочитав условие задачи, нужно установить, у каких тел,
участвующих в теплообмене, энергия уменьшается, а у каких увеличивается;
б) если прн теплообмене возможны фазовые переходы, то следует провести
числовые расчеты и выяснить, в каких фазах будут находиться тела системы
при установившейся температуре;
в) определить суммарное количество теплоты, полученное более холодными
телами системы при их нагревании н фазовых переходах (плавлении и
парообразовании);
г) определить суммарное количество теплоты, отданное более горячими
телами системы при их охлаждении н фазовых переходах (конденсации н
кристаллизации). Прн записи выражения для количества теплоты, отданного
телом, в форме с m(t2- <i), всюду нужно вычитать нз большей температуры
меньшую;
д) составить уравнение теплового баланса и решить его относительно
искомой величины.
При решении некоторых задач на фазовые переходы и уравнение теплового
баланса необходимо дополнительно привлекать уравнения и законы механики.
Решение задач на влажность принципиально не отличается от задач на
идеальные газы. Основные затруднения здесь обычно связаны с неумением
пользоваться уравне-
110
ниями, выражающими газовые законы, и попытками с их помощью описал,
процессы, происходящие с насыщенными парами. Следует помнить, что законы
идеального газа для изопроцессов можно применять лишь к парам, далеким от
насыщения. Для насыщенного пара необдуманное использование этих законов
может привести к грубым ошибкам. Поскольку уравнение Менделеева-
Клапейрона в случае насыщенного пара справедливо для конкретной
температуры и конкретного объема пара и не выражает зависимость давления
от температуры при постоянном объеме и зависимость давления от объема при
постоянной температуре (так как при изменении объема или температуры
меняется также масса насыщенного пара), то данное уравнение можно
применять в каждом конкретном состоянии, т.е. по известной плотности
насыщенного пара можно определить его давление (упругость): pH = pHR T/fX
(где ji - молярная масса пара) н, наоборот, зная давление насыщенного
пара, можно найти его плотность. Следует также помнить, что, еслн задана
температура насыщенного пара, то его давление и плотность при этой
температуре можно найти в таблицах, если же известны температура и
давление (плотность) насыщенного пара, то его плотность (давление) можно
определить нз уравнения Менделеева-Клапейрона. Если известна температура
ненасыщенного па- pa Т и его точка росы Гр, то с помощью таблиц можно
определить абсолютную и относительную влажность при температуре Г, так
как при температуре Гр пар станет насыщенным.
Порядок решения задач на алажность может быть таким:
а) установить, какой газ рассматривается в задаче: чистый пар жидкости
илн его смесь с сухим воздухом;
б) выяснить, в скольких разных состояниях будет последовательно
находится пар по условию задачи. Для каждого состояния пара записать
уравнение Менделеева-Клапейрона, формулу абсолютной или относительной
