4
К.Д. Ефремова, В.Н. Пильгунов
Пневмоцилиндр совершает полезную работу
dA >
0 при перемеще-
нии нагрузки на штоке. Поршень объемного компрессора использует
подводимую механическую энергию и
dA <
0.
Рассмотрим частные случаи решения общего уравнения термоди-
намики (рис. 2).
Изотермический процесс.
Подводимая теплота в условиях по-
стоянства температуры (
dT
= 0) вызывает увеличение объема воздуха
V
, при этом поршень совершает полезную работу
da
> 0 против на-
гружающей поршень силы
P
на пути
dx
(рис. 2,
а
). В этом случае
уравнение (2) принимает вид
p
1
V
m
1
=
p
2
V
m
2
= inv, или с учетом
V
m
=
1/ρ
p
1
/ρ
1
= inv (закон Бойля — Мариотта).
Изохорический процесс.
Процесс происходит в условиях посто-
янства объема (
dV
= 0), внешняя работа не совершается (
da
= 0) и вся
подводимая теплота преобразуется в изменение внутренней энергии
воздуха
de
(рис. 2,
б
). Уравнение состояния
p
1
V
m
= RT
1
,
p
2
V
m
= RT
2
, или
p
1
/
p
2
=
T
1
/
T
2
= inv (закон Шарля).
Изобарический процесс.
Физический смысл изобарического про-
цесса соответствует физическому смыслу изотермического процесса
при постоянной нагрузке (рис. 2,
в
). Процесс связан с совершением
внешней работы и изменением внутренней энергии воздуха. Уравнение
состояния
V
m
1
= V
m
2
= T
1
/
T
2
,
p
2
/
p
1
=
T
1
/
T
2
(закон Гей-Люссака).
Адиабатический процесс.
Физический смысл этого процесса соот-
ветствует физическому смыслу изотермического процесса (см. рис. 2,
а
)
без подвода теплоты:
dQ
= 0. Уравнение состояния в адиабатическом
процессе имеет вид
p
1
V
k
m
1
= p
2
V
k
m
2
= pV
k
m
=
inv, где
k
— показатель
адиабаты.
Политропический процесс.
Этот процесс соответствует процессу
изменения состояния реального газа, протекающему не изолированно
от окружающей среды, а с частичным теплообменом. Данный процесс
является промежуточным процессом между изотермическим и адиаба-
Рис. 2.
Схемы, поясняющие физический смысл изотермического (
а
),
изохорического (
б
) и изобарического (
в
) термодинамических процессов
