Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Температура

Курсовая работа

По термодинамике

Руководитель

доцент к.т.н. И.Ю. Горюнова

Студент: Д.А. Богданов

Группа: ЭНЗ-131107

Екатеринбург 2013

Единицы измерения основных физических величин

Система СИ была принята XI Генеральной конференцией по мерам и весам, некоторые последующие конференции внесли в СИ ряд изменений.

Система СИ определяет семь основных и производные единицы измерения, а также набор приставок. Установлены стандартные сокращённые обозначения для единиц измерения и правила записи производных единиц.

В России действует ГОСТ 8.417-2002, предписывающий обязательное использование СИ. В нем перечислены единицы измерения, приведены их русские и международные названия и установлены правила их применения. По этим правилам в международных документах и на шкалах приборов допускается использовать только международные обозначения. Во внутренних документах и публикациях можно использовать либо международные либо русские обозначения (но не те и другие одновременно).

Давление

В системе СИ используется единица давления (Р) Паскаль [Па] в честь французского ученого Блеза Паскаля, это ньютон на квадратный метр Н/м², т.е. сила в один ньютон, действующая по нормали на площадь в один квадратный метр.

1 кПа = 1000 Па; 1 гПа = 100 Па; или 1 Па = 0,001 кПа; 1 Па = 0,01 гПа;

Для технических измерений паскаль очень маленькая величина, поэтому ввели кратную Паскалю единицу давления бар: 1 бар = 10⁵ Па. Выбор этой единицы измерения давления объясняется тем, что атмосферное давление воздуха на поверхности Земли приблизительно равно оному бару.

В технике часто используется единица давления в системе измерения (СГС) - 1 техническая атмосфера = 1 кгс/см² (килограмм-сила на сантиметр квадратный).

Часто измеряют давление, особенно небольшое, высотой столба жидкости (ртуть, вода, спирт и т.д.).

Соотношения единиц измерения давления. Основные единицы измерения давления и их взаимосвязь:

– техническая атмосфера

Р = 1кгс/см² = 0,981 бар = 10 м.вод.ст. = 735,6 мм.рт.ст.

– один бар

Р = 1 бар = 750 мм.рт.ст. = 10,2 м.вод.ст. = 1.02 кгс/см².

В физике используется понятие физической атмосферы - это давление соответствующее 760 мм ртутного столба на уровне моря при температуре 0^oC: 1 физ.атм. = 760 мм.рт.ст. = 1,0333 кгс/см² = 1,0133 бар.

При переходе от одной размерности к другой необходимо заменить размерности несистемных величин на соответствующие им в системе СИ, оперируя с ними как с арифметическими операторами. Например:

1кгс/см² = 9,81 Н/(м²×10^-4) = 9,81×10⁴ Н/м² = 0,981 бар

Таблица 1.1

Переводная таблица единиц измерения давления

Температура

Температура - представляет собой меру нагретости тел. В быту температуру отождествляют с понятиями тепло – теплый и холодно - холодный.

В технической термодинамике под температурой понимается величина, пропорциональная энергии движения молекул и атомов данного тела.

Для твердого тела с жесткой кристаллической решеткой температура будет пропорциональна внутренней энергии колебательного движения атомов в молекуле.

Для жидкого и газообразного тела абсолютная температура прямо пропорциональна средней кинетической энергии беспорядочного движения молекулы, приходящейся на одну степень свободы ее движения (поступательного). Эту зависимость для газов можно выразить в виде:

где Т – абсолютная температура в К;

m – масса одной молекулы в кг;

W – средняя скорость поступательного движения молекулы на одну степень свободы, м/с;

α – коэффициент пропорциональности.

Температура определяет направление перехода тепловой энергии (теплоты). Теплота переходит от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой. Этот процесс энергетического обмена будет самопроизвольно протекать до полного выравнивания температур обоих тел. При этом, у первого тела температура будет уменьшаться, а у второго увеличиваться до установления термического равновесия.

Температура, также как и давление, относится к интенсивным параметрам, ее измерение осуществляется с использованием экстенсивных свойств вещества. Например, через изменение объема в жидкостных термометрах или электрического сопротивления в термометрах сопротивления, через изменение эдс в спае термопары и т.п.

На практике используются две температурные шкалы (рисунок 1).

Рисунок 1. - пояснение к построению шкалы кельвина.

Абсолютная шкала температур Кельвина - ее нижняя граница соответствует точке абсолютного нуля, где отсутствует молекулярное движение (практически недостижима) и единственной экспериментальной точкой принята тройная точка воды, лежащая выше точки таяния льда при нормальном атмосферном давлении (760 мм рт.ст.) на 0,01 градуса, этой точке присвоено значение температуры 273,16 К. Это значение выбрано для того, чтобы разность температур кипения и таяния химически чистой воды при нормальном физическом давлении составляла сто градусов. Температура в Кельвинах соответствует системе СИ и обозначается Т К.Вторая - стоградусная шкала температур Цельсия широко используется в практике. Эта шкала имеет две опытные точки 0 ⁰С и 100 ⁰С, она всем хорошо известна. Температура по ней обозначается как t ⁰С. Между абсолютной температурой по шкале Кельвина и температурой по шкале Цельсия имеется соотношение:

Т= t+273.15

Из следует, что 0 ⁰С соответствует +273,15 К; а 0 К соответствует -273,15 ⁰С.

В англоязычных странах и США используется шкала Фаренгейта, для которой справедливо соотношение F = 1,8t + 32.

В дальнейшем изложении материала будет использоваться абсолютная шкала температур Кельвина, как и требует Международная система единиц (СИ). В тех случаях, где практическая целесообразность диктует использование шкалы Цельсия, она будет приводиться совместно со шкалой Кельвина.