Състояние - състояние на материята характеризира с някои качествени свойства: способност или неспособност да се поддържа обемът и форма, присъствието или отсъствието на далечни разстояния и за къси разстояния и други. Промяна на състоянието на агрегация може да се придружава от рязка промяна в свободната енергия, ентропията, плътност и други физични свойства на сърцевината.
Има три основни състояния на агрегация: твърдо тяло, течност и газ. Понякога това не е съвсем правилно да се обединят държави-нисък ранг плазмата. Има и други състояния на агрегация, например, течни кристали или Bose - Einstein кондензат.
Определяне на агрегатни състояния не винаги са строго. По този начин, има аморфен телесна течност подпорна структура и имащи малък течливост и способност за задържане на формата; течни кристали са течности, но проявяват някои от свойствата на твърди вещества, по-специално, може да поляризират преминаване през него на електромагнитно излъчване.
Състояние на веществото зависи от физическите условия, в които веществото е. Наличието на веществото няколко състояния на агрегация поради различията в термичната движение на молекулите (атоми) и тяхното взаимодействие с различни условия.
Газ - физическо състояние на материята в която частици, които не са свързани или много слабо свързани сили взаимодействие; термичен кинетичната енергия на движението на неговите частици (молекули, атоми) значително надвишава потенциалната енергия на взаимодействие между тях, така че частиците се движат почти свободно, изцяло напълване на съда, в който са и вземат формата си. Всяко вещество, могат да бъдат превърнати в газообразно чрез промяна на налягане и температура.
Течност - физическо състояние на материята междинен между твърда и газообразна. Тя се характеризира с високи частици мобилност и малко пространство между тях. Това води до факта, че течността запазват техния обем и заема формата на плавателния съд. В същото време, течността има редица свойства, присъщи само на него, един от които - на течливост.
Молекулите на течността са разположени много близо един до друг. Следователно, плътността на течността е много по-голяма плътност на газ (нормално налягане). течност свойства във всички посоки са едни и същи (изотропно), с изключение на течните кристали.
При нагряване на течност или свойства намаляват плътност, топлопроводимост, промяна на вискозитета, обикновено към конвергенция с газ свойства.
Термичната движение на течни молекули се състои от комбинация от вибрационното движение и колективно срещащи се от време на време скача от една от молекулите в други позиции на равновесие.
Твърдите вещества - физическо състояние на материя, характеризираща се с пространствена стабилност и характера на топлинната движението на атома. Това движение предизвиква колебания на атоми или йони (), от които се състои от твърдо тяло. Амплитудата на трептене обикновено е малка в сравнение с interatomic разстояния.
Структура твърди разнообразни, но въпреки това, те могат да бъдат разделени на кристалите и аморфна тялото.
В кристали на атома (или йони), разположени в пространството в кристалната решетка и се люлее около тях. Стриктното периодичност по подреждането на атомите, води до запазването на реда на големи разстояния.
В аморфни твърди вещества атома осцилира около произволно разположени точки. Свойствата на аморфни твърди вещества: те са изотропни, не са постоянни точки на топене, имат течливост.
Чрез химичната връзка твърди тип са разделени на три класа, всяка от които се характеризира със специфично пространствено разпределение на електрони: 1) йонни кристали (NaCl, KaCl); 2) ковалентна (диамант, Ge, Si); 3) метал.
Кристалната структура на твърди вещества зависи от силите, които действат между атомите и частиците. Същият атом могат да образуват различни структури - сиво-бяло калай, графит и диамант.
Полиморфизъм - Способността на някои вещества съществуват в различни състояния с атомно-кристална структура (сяра, силициев диоксид има повече от две полиморфни форми).
Единични кристали наречени единични кристали. В някои от свойствата на единични кристали са анизотропни, т.е.. Е. В зависимост от посоката (механични, оптични и електрически). Природен анизотропия - характерни кристали; например, това лесно се разцепва слюда плоча в тънки листове по специфичен равнина (успоредна на равнината на силата на сцепление между частиците от слюда малката).
Твърдият тялото, състояща се от голям брой малки кристали, наречени поликристален. Поликристални материали са изотропни.
5) Реципрочни преходи между съвкупните състояния
Промени в състоянието на агрегация е термодинамичен процес, наречен фазови преходи. Разграничаване следните сортове: от твърдо в течно - топене; от течност в газообразно състояние - кипене и изпаряване; от твърдо в газообразно - сублимация; от газообразен на течен или твърд - кондензиране; от течност към твърдо вещество - кристализация. Отличителна черта е липсата на рязка граница преход към плазмено състояние.
В прехода от едно състояние в друго, както вече бе споменато по-горе, изисква топлина се отделя или се абсорбира. Преходът от една по-подредени структури в по-подреден изисква приток на топлина от външната страна, същото количество топлина се освобождава по време на обратния преход, който се абсорбира по време на директен преход.
Когато промените агрегатно състояние да се промени драстично електрическите характеристики на веществото. Така, ако металът в твърда или течна форма, - проводник, двойката от метал - типичен диелектрик.
6) закона за запазване на енергията в термични процеси
Законът за запазване на енергията - един от основните закони на природата. Във всеки природен феномен, енергията не може да възникне или да изчезне просто така. То просто преминава от една форма в друга, и неговата стойност се поддържа винаги.
Законът за запазване на енергията разкрива физическия смисъл на концепцията за работа.
Заетост на тежестта и еластичната сила, от една страна, равна на нарастването на кинетичната енергия, а от другата страна - намаляване на потенциалната енергия на телата.
Следователно, работата е равна на властта се превърна от един вид в друг.
Закон за запазване на общата механична енергия в процесите, свързани с еластични сили и гравитационните сили е един от основните закони на механиката. Познаването на този закон улеснява решаването на много проблеми от голямо значение в практическия живот.
се запазва Механична енергия, не се намира в някое от взаимодействащи си органи. Закон за запазване на механичната енергия не се извършва, ако между органите, които оперират триене. Една кола се движи по хоризонтален участък от пътя, след изключване на двигателя и се простира по някакъв начин под въздействието на силата на триене спирки. Кинетичната енергия на постъпателното движение на превозното средство става равна на нула, и потенциалната енергия не се увеличава. Означава ли това, че кинетичната енергия на автомобила е изчезнал безследно?
Опитът показва, че механичното движение никога не изчезва напълно и той никога не се случва от само себе си. По време на спиране на автомобила е загряване спирачните накладки, автомобилни гуми и асфалт. Вследствие на това, в резултат на силите на триене на кинетичната енергия на автомобила не е изчезнала, и се превръща в на вътрешната енергия на топлинното движение на молекулите.
Когато не възниква някаква физическа енергия взаимодействие и не изчезва, а само се трансформира от една форма в друга.
7) необратими топлинни процеси
Първи закон на термодинамиката - закона за запазване на енергията за топлинни процеси - установява връзка между количеството топлина Въпроси, в резултат на промяна на системата # 916; U вътрешното си енергия и работят, перфектен за външни органи.
Първият закон на термодинамиката не установява посоката на топлинните процеси. Опитът обаче показва, че много термични процеси могат да се появят само в една посока. Такива процеси се наричат необратими. Например, в термичен контакт между две тела с различни температури на топлинния поток е винаги насочени от топъл тяло на охладител. Това никога не се наблюдава спонтанен процес на пренос на топлина от тялото с ниска температура на тялото при по-висока температура. Следователно, процесът на топлообмен в крайната температура разликата е необратима.
Процеси наречените реверсивни преходи на система от една равновесно състояние в друго, което може да се извършва в обратна посока чрез същата последователност от междинни равновесни състояния. В този случай, на самата система и заобикалящата тялото обратно към първоначалното си състояние.
Процесът, чрез който системата винаги остава в състояние на равновесие, наречено квази-статична. Всички Квазистатично процеси са обратими. Всички са обратими процеси са квази-статична.
Процеси на конверсия на механична работа на вътрешната енергия на тялото са необратими поради триенето, процесите на дифузия на газове и течности, смесване газ процеси в присъствието на първоначалното разликата в налягането, и така нататък. D. Всички реални процеси са необратими, но може произволно тясно приближаващи обратими процеси. Обратими процеси са идеализация на действителните процеси.
Първият закон на термодинамиката не може да се прави разлика обратим от необратими процеси. Той просто изисква определен термодинамичен процес се говори не за енергийния баланс и твърдението, че такъв процес е възможно или не. Посоката на спонтанно настъпили процеси установява втория закон на термодинамиката. Тя може да бъде формулиран под формата на забрана за някои видове термодинамични процеси.
8) термични машини и тяхното използване
Първият известен апарат задвижван от пара, е описан в Александрия Heron първи век. Steam бягство тангенциално от дюзи, фиксирани върху топката, принуждавайки последната да се върти. действителната парна турбина е изобретен много по-късно, в средновековния Египет, Арабския философ, астроном и инженер на XVI век Таки ал-Дин Мохамед (инж.). Той предлага метод трохантера чрез завъртане на потока от пара, насочена към залегнал на джантата острието. Подобни машини, предложени през 1629 италиански инженер Джовани Branca за ротационното цилиндрична котва устройство, което последователно повдигнат и освобождава чифт pestles в минохвъргачки. Steam поток в тези ранни парни турбини не е концентриран и част от енергията е разпръснат във всички посоки, което води до значителна загуба на енергия.
Въпреки това, по-нататъшното развитие на парната машина изисква икономическите условия, в които разработчиците на двигателя могат да се възползват от резултатите от тях. Тези условия не са били нито в античността, нито в Средновековието или Възраждането.
Само в края на 17-ти век, парни двигатели са били създадени като единични куриози.
Ранните парни двигатели са били наричани в началото на "пожарни коли" и "атмосферни" или "кондензни" двигатели на Уат. Те са работили на принципа на вакуум и затова е известен също като "вакуумни двигатели." Тези машини са работили за помпи с кола бутални, във всеки случай, че няма доказателства, че те са били използвани за други цели. Вакуум парни двигатели, въпреки очевидните ограничения на тяхната ефективност, са сравнително безопасни, като се използва пара с ниско налягане, което е в съответствие с общата ниското ниво на котелни технологии на XVIII век. Електрически машини ограничени ниско налягане на парите, размери цилиндър, скоростта на горене и изпарението на водата в котела и размер кондензатор.
За първи път парни двигатели почти универсален за работа са създадени Polzunov (1763) и Д. Watt (1764).
Строителството на първия парната машина е основната част от всички последващи термични двигатели: нагревателя, който бе освободен енергия на гориво; пара като работен флуид и бутало с цилиндър, превръщане на вътрешната енергия на парата в механична енергия; Охладител необходимо да се намали температурата и налягането на парата на.
Първите парни двигатели, разбира се, са имали сериозни недостатъци в дизайна. Например, желанието да се направи на котела по-евтино и по-безопасно да работят доведе до необходимостта да се използва пара с ниско налягане, както и за получаване на по-големи силови цилиндри е принуден да направи с диаметър около 2 м с удар от 3 м. В съответствие с това необходимото нарастване и всички други части на машината. По този начин, вода двигателя Newcomen - Коули достига височина от 4-5-етажна сграда.
По-нататъшно подобряване на парната машина, повишаване на температурата и налягането на парите е значително намален размер и увеличаване на мощността. Това дава възможност да се използват парни двигатели на плавателни съдове (кораби) и железопътни локомотиви (парни локомотиви), както и в стационарни инсталации за почистване на задвижващите машини.
Основният недостатък на парни машини е била ниска ефективност на не повече от 9%.
Сред методите за повишаване на ефективността на топлинен двигател е особено ползотворно. Същността му се състои в намаляване на топлинните загуби, дължащи се на прехвърляне на мястото за изгаряне на горивото и загряване на работния флуид в цилиндъра. Следователно, за произхода на името "двигател с вътрешно горене" на (DIC). Естествено, най-удобният гориво е газообразна или течна за двигатели с вътрешно горене.
Двигателят с вътрешно горене бутални
първият двигател с вътрешно горене е създаден през 1860 година от френския инженер Е. Леноар. Ефективност на първия двигател с вътрешно горене е 3.3%. Въпреки това, новите двигатели скоро ще са се подобрили значително - беше предложено да се използва четиритактов цикъл двигател с вътрешно горене: прием, компресия, изгаряне и разширение, отработени газове.
Развитието на петролната индустрия в края на XIX век. Той даде нов горива - керосин, бензин. В бензинов двигател за по-пълното изгаряне на горивото, преди да влезе в цилиндъра, той се смесва с въздух в специални миксери, карбуратори, наречени. Въздушен бензин смес се нарича горими смес. За бутален двигател с вътрешно горене важна характеристика определяне на пълнотата на изгаряне на гориво и оказва значително влияние върху стойността на ефективност, е степента на компресия на горивната смес.
За да се подобри ефективността на двигателя с вътрешно горене, германски инженер Р. Дизел през 1892 г., предложи да се използва още по-голяма степен на работната течност компресията и разширяване при постоянно налягане. Модерните дизелови двигатели имат степен на сгъстяване 16-21 и ефективност от около 40%.
Опитите за изграждане на парна турбина способна да се конкурира с парен двигател до средата на XIX. Те бяха неуспешни, тъй като въртенето на турбината в механична енергия може да конвертира само малка част от кинетичната енергия на струята на парата.
Първата парна турбина, която е намерила практическо приложение е направена шведския инженер Laval през 1889 г., властта й беше по-малко от 4 кВт при скорост на ротора на 500 об / сек. Ефективност на съвременните парни турбини достига 40%. Следователно, електрически генератори на топлинна и ядрени централи, задвижвани от парни турбини. Steam газотурбинни двигатели се използват широко в водния транспорт. Приложението им в сухопътния транспорт и най-вече в областта на авиацията предотвратява необходимостта от по-пещ и котел за производство на пара, както и голямо количество вода за използване като работна течност.
Идеята за премахването на пещта и на котела в турбината на топлина двигателя чрез изгаряне на гориво в работната тялото за дълго време, заета дизайнерите. Но развитието на вътрешно горене турбина, в която пара не работи течност, и разширяване чрез загряване на въздуха, са възпрепятствани от липсата на материали, способни да работят в продължение на дълъг период от време при високи температури и големи механични натоварвания. Ефективност на газови турбини, е 25-30%. Това отнема три пъти по-малко място, отколкото дизелов двигател със същата мощност, и неговото специфично тегло (съотношението на теглото на власт) в 6-9 пъти по-малко от това на авиацията бутален двигател. Компактност и бързина във връзка с висока мощност на единица маса определя първата важна практическа поле прилагане на газотурбинни двигатели - самолети.
9) проблеми за околната среда, свързани с използването на
Свързани статии