1. Предмет теплотехніки. Роль теплотехніки в науково-технічному прогресі. Проблеми економії паливно-енергетичних ресурсів, зниження норм витрати теплоти і палива.

Предмет технічної термодинаміки – виявлення законів взаємного перетворення енергії хаотичного і направленого руху, а також властивостей робочих тіл. Газоподібні тіла розглядаються реальні та ідеальні.

В природі енергія в своїй більшості знаходиться в одних видах (переважно, в хімічному), а використовує людство її в інших видах (теплову та електричну). Перехід одного виду енергії в інший проходить через наявність фізичних тіл, які є носіями енергії і приймають участь у перетворенні одного виду енергії в інший. Такі фізичні тіла називаються робочими тілами.

2. Рух і його форми. Енергія та її види. Предмет термодинаміки. Робочі тіла. Поняття про ідеальні та реальні гази. Мета введення поняття про ідеальний газ.

Технічна термодинаміка розглядає хаотичний і направлений рухи.

Хаотичним називається рух, під час якого молекули газу рухаються в різних напрямках, і ні один із них не є переважним.

Завдяки хаотичному рухові газ має такі дві властивості:

1. Він діє на всі стінки посудини, в якій він знаходиться, з однаковою силою.

2. Газ рівномірно заповнює весь об'єм, в якому він знаходиться.

Направлений рух – це рух, в якому макрочастини газу рухаються в певному напрямку.

К ожній науці, які вивчає технічна тер-модинаміка, відповідає свій вид руху та, відповідно, енергії:

• електротехніка - напрямлений рух електронів;

• механіка - механічна форма ру-ху, механічна енергія;

• квантова механіка - рух малих частинок речовини;

• хімічна термодинаміка – хімічна енергія.

Предмет технічної термодинаміки – виявлення законів взаємного перетворення енергії хаотичного і направленого руху, а також властивостей робочих тіл. Газоподібні тіла розглядаються реальні та ідеальні.

Перехід одного виду енергії в інший проходить через наявність фізичних тіл, які є носіями енергії і приймають участь у перетворенні одного виду енергії в інший. Такі фізичні тіла називаються робочими тілами.

Реальний газ – газ, у якого існують си-ли щеплення між молекулами, а самі моле-кули є тіла, що не мають об’єму. Вивчаючи властивості реальних газів, отримують складні математичні залежності, які неп-ридатні для інженерних розрахунків, тому введене поняття ідеального газу, тобто газу, в якому відсутні сили щеплення між моле-кулами, а молекули не мають об’єму.

3. Ентальпія. Потенційна енергія тиску. Їх фізичний зміст.

Розглянемо рівняння стану для 1 кг га-зу.

; ; ; ; ;

; – повна енергія робочого тіла, або ентальпія.

Це рівняння для m кг:

H=U+pV

Також, як і внутрішня енергія, ентальпія є функція тільки від температури.

Широко зас-тосовують об’єднаний закон Бойля-Маріотта і Гей-Люссака.

– абсолютний тиск, – питомий об’єм,

– – це є енергія 1 кг газу і називається вона потенціальна енергія тиску.

З акон Бойля-Маріотта

під час .

4. Теплота і робота. Їх фізичний зміст та обчислення. Робота розширення та стиснення. Позитивний і негативний напрямок теплоти і роботи. Термодинамічна система та її типи.

Якщо два тіла, які мають різні температури, знаходяться у контакті і обмінюються енергією, яка передається більш нагрітим тілом менш нагрітому у формі енергії хаотичного руху молекул, то це називається теплотою. Теплота це не самостійний вид енергії. Це енергія хаотичного руху молекул. В робочому тілі теплота не знаходиться. Теплота це форма енергообміну системи. Щоб відрізнити енергію хаотичного руху молекул, яка знаходиться всередині системи, від такої ж енергії, яка передається і знаходиться за межами системи, від такої ж енергії, яка передається і знаходиться за межами системи, введено поняття теплоти. Теплота, перетинаючи границю системи, поглинається цією системою і стає її внутрішньою енергією. Таким чином – теплота це потік енергії хаотичного руху молекул.

Теплота Q – m кг, Дж, кДж

q – 1 кг, , .

Визначається теплота так:

У робочому тілі теплоти немає. У ньому є лише внутрішня енергія. Теплота не є окремий вид енергії.

Якщо два тіла знаходяться у контакті, і одне з них розширюється, збільшує свій об’єм і зміщує друге тіло, то така форма переносу енергії від одного тіла до іншого називається роботою. У цьому випадку робоче тіло здійснює роботу відносно до зовнішнього тіла, тобто проти зовнішніх сил і її називають зовнішньою роботою (роботою розширення). Роботу, яку здійснюють зовнішні сили відносно до робочого тіла із зменшенням його об’єму називають роботою стиснення.

– m кг, Дж, кДж; – 1 кг, , ; ; .

Робота і теплота є величини алгебраїчні. При розрахунку енергетичного балансу робочого тіла треба брати до уваги напрямок переміщення енергії відносно до робочого тіла. Якщо теплота підводиться до робочого тіла, то вона позначається зі знаком плюс, якщо відводиться, то із знаком мінус. Якщо робоче тіло розширюється, то dV при цьому додатнє і робота позначається зі знаком плюс. Якщо робоче тіло стискується, то «-». Енергія завжди додатня. Алгебраїчний знак перед символом вказує на напрямок її переміщення.

Сукупність фізичних тіл, які приймають участь у перетворенні енергії, можуть вступати в енергетичну взаємодію між собою, а також обмінюватися речовиною, називаються термодинамічною системою.

Термодинамічні системи бувають:

Ізольовані – системи, які не обмінюються з навколишнім середовищем ні енергією, ні масою;

Енергетично ізольована – обмінюється тільки масою;

Закритою – не обмінюється речовиною;

Відкритою – обмінюється і речовиною, і енергією;

Адіабатною – обмінюється речовиною та роботою, але не теплотою.