Основные параметры состояния рабочего тела

Технической термодинамикой называется наука, изучающая свойства тепловой энергии и законы всемирного превращения тепловой и механической энергии. Она является основой теории двигателей внутреннего сгорания.

Процесс образования тепловой энергии в механическую в двигателях внутреннего сгорания (д. в. с.) осуществляется с помощью рабочего тела. Рабочим телом в д. в. с. являются газообразные продукты сгорания топлива. Величины, которые характеризуют физическое состояние тела называются термодинамическими параметрами состояния. Такими параметрами являются удельный объем, абсолютное давление, абсолютная температура, внутренняя энергия, энтальпия, энтропия, концентрация, теплоемкость и т.д. При отсутствии внешних силовых полей (гравитационного, электромагнитного и др.) термодинамическое состояние однофазного тела можно однозначно определить 3-мя параметрами – удельным объемом, температурой (Т), давлением (Р).
Если изменить термодинамическое состояние системы, т. е. подвести или отнять тепло, сжать газ или дать возможность ему расшириться, то все параметры рассматриваемой системы изменят свою величину.

Давление равно силе, действующей на единицу площади поверхности тела. Когда говорят о давлении газа или пара, под силой понимают суммарную силу ударов молекул этого газа или пара, направленную перпендикулярно к стенкам сосуда. Подавляющее большинство приборов для определения давления измеряет разницу между давлением среды (иногда называемым полным, или абсолютным давлением) р и атмосферным (барометрическим) В. Если измеряемое давление выше атмосферного, такой прибор называется манометром, а измеряемое давление — избыточным

Ризб. = Р - В.

Если измеряемое давление ниже атмосферного, такой приор называется вакуумметром, а измеряемое давление — вакуумметрическим (или вакуумом).

Рвак = В - Р.

Температура — это мера нагретости тела. Если теплота переходит от одного тела к другому, это значит, что температура первого тела Т1 больше температуры второго тела Т2. Если же теплообмен между телами отсутствует, температуры одинаковы T2 = T1.

Удельный объем — это отношение полного объема вещества V к его массе m.

v = V / m

Плотность — это отношение массы вещества к его объему.

p = m / V

То есть плотность является величиной, обратной удельному объему.
Величины, характеризующие термодинамическое состояние газа, давление р, удельный объем v и температура Т зависят друг от друга. Если, например, газ определенной температуры занимает какой-то определенный объем, то он будет находиться под некоторым давлением. Изменение объема или температуры изменит давление газа.

pv/T= const

Для 1 кг газа эту постоянную величину называют газовой постоянной и обозначают буквой R:

pv/T=R

Уравнение состояния часто называют уравнением Клапейрона, по имени ученого, предложившего это уравнение.