1. Понятие термодинамической системы

2. Термодинамические параметры состояния

3. Уравнение состояния идеального и реального газов

4. Понятие термодинамического процесса и термодинамического равновесия

5. Работа процесса

6. Теплота процесса

7. Термодинамические функции состояния (внутренняя энергия,энтальпия,энтропия)

8. Уравнение 1-го закона термодинамики

9. Формулировка 2-го закона термодинамики

10. Смеси идеальных газов

11. Теплоемкость газов

12. Метод исследования основных термодинамических процессов

13. Изохорный и изобарный процессы

14. Изотермический и адиабатный процессы

15. Политропные процессы

16. Течение и дросселирование газов

17. Термодинамические циклы. Цикл Карно.

18. Цикл дизельного двигателя со смешенным подводом теплоты. Цикл Тринклера

19. Цикл с подводом теплоты в изохорном процессе. Цикл карбюраторного двигателя. Цикл Отто.

20. Цикл с подводом теплоты при постоянном давлении, близкий к циклу в компрессорных дизелях. Цикл дизеля

21. Три термодинамических цикла: цикл Отто, Тринклера и Дизеля.

22. Цикл турбореактивного двигателя (ТРД).

23. Расчет одноступенчатого поршневого компрессора.

24. Расчет многоступенчатого турбокомпрессора.

1)Термодинамическая система – это тот объект, который изучает техническая термодинамика. Термодинамической системой называется любая совокупность материальных тел, заключенная внутри заданных или произвольно выбранных границ. Все, что находится вне границ термодинамической системы, называется внешней средой. Термодинамические системы подразделяются на:

- гомогенные – однородные по составу и физическим свойствам во всем объеме. Например, воздух, вода, металл и т.п., находящиеся в заданном объеме

- гетерогенные – состоящие из разнородных тел, отделенных друг от друга поверхностями раздела. Например, кислород и азот в газообразном состоянии, находящиеся в емкости с непроницаемой перегородкой .Если эту перегородку убрать и газы перемешаются, то система будет уже гомогенной;

- открытые или закрытые – т.е. с проницаемыми для вещества границами или нет.

- неизолированные или изолированные – т.е. находящиеся в энергетическом взаимодействии с внешней средой или нет. Полностью изолированных систем в природе не бывает. Бывают только частично изолированные системы: теплоизолированные – адиабатные , механически изолированные - в жесткой оболочке и т.д..

Наряду с понятием термодинамической системы, часто используется понятие "рабочего тела" – это тело, способное воспринимать теплоту и совершать механическую работу (пример: вода и водяной пар, газы и т.п. в тепловых двигателях).

2)Термодинамические параметры состояния

Величины, характеризующие тело в данном состоянии, называют параметрами состоя­ния. Чаще всего состояние тела определя­ется следующими параметрами: удельным объемом, давлением, энтальпией и тем­пературой.

Удельный объем (v) тела представляет со­бой объем единицы его массы. В техниче­ской термодинамике за единицу массы при­нимают килограмм (кг), за единицу объ­ема— кубический метр (м³). Если V — объем в м³, занимаемый телом массой М в кг, то удельный объем

Плотность – величина обратная удельному объему

Давление р в Международной системе еди­ниц (СИ) измеряют в паскалях. Паскаль (Па) — давление, вызы­ваемое силой 1 ньютон (Н), равномерно распределенной по нор­мальной к ней поверхности площадью 1 м². Таким образом, в единицах СИ паскаль из­меряют в ньютонах на квадратный метр (Н/м²).

Температура характеризует степень нагре­того тела. Ее измеряют или по термодина­мической температурной шкале, или по международной практической температур­ной шкале. Единицей термодинамической температуры является кельвин (К), пред­ставляющий собой 1/273,16 часть термоди­намической температуры тройной точки воды.

Энтальпия

Энтальпией термодинамического тела называют сумму внутренней энергии u и произ­ведения pv.

где dl_t - есть дифференциал технической работы (dl_t = - vdp).

Полученное уравнение является также вто­рой формулировкой первого закона термо­динамики, используя понятия энтальпии и технической работы.

Величина i может также рассматриваться как параметр состояния термодинамиче­ского тела наряду с ранее введенными p, v, T, и. Физический смысл величины i может пояснен на основе уравнения dq = di - vdp, которое для процесса p = const запи­шется как:

dq_p = di . (86)

Откуда следует, что di есть элементарное количество теплоты, подведенное к термо­динамическому телу в процессе постоян­ного давления.

Изменение энтальпии в любом процессе определяется только начальным и конеч­ным состояниями тела и не зависит от ха­рактера процесса.

Энтропия является функцией состояния, поэтому её изменение в термодинамическом процессе опреде­ляется только начальными и конеч­ными значениями параметров состоя­ния. Изменение энтропии в основных термодинамических процессах:

в изохорном

в изобарном

в изотермическом

в адиабатном

в политропном

3) Уравнение состояния идеального и реального газов. Уравнением состояния называется уравнение, связывающее параметры физической системы и однозначно определяющее ее состояние.

В 1834 г. французский физик Б. Клапейрон, работавший дли тельное время в Петербурге, вывел уравнение состояния идеального газа для постоянной массы газа. В 1874 г. Д. И. Менделеев вывел уравнение для произвольного числа молекул. В МКТ и термодинамике идеального газа макроскопическими параметрами являются: p, V, T, m.

Мы знаем, что . Следовательно, . Учитывая, что , получим: .

Для описания термодинамических свойств реальных газов используются различные уравнения состояния. При малых плотностях наличие межмолекулярного взаимодействия учитывается вириальным уравнением состояния реального газа:

pV = RT[1 + B(T)/v + C(T)/v2 + ...],

где p — давление, v — мольный объем, Т — абсолютная температура, R — газовая постоянная, В(Т), С(Т) и т. д. — вириальные коэффициенты, зависящие от температуры и характеризующие парные, тройные и т. д. взаимодействия частиц в газе. Качественно верно описывает основные отличия реального газа от идеального уравнение Ван-дер-Ваальса, учитывающее существование сил притяжения между молекулами, действие которых приводит к уменьшению давления газа, и сил отталкивания, препятствующих безграничному сжатию газа.

4)Понятие термодинамического процесса и термодинамического равновесия. Термодинамическое равновесие. Вза­имодействие системы и среды возмож­но только при наличии разности соот­ветствующих потенциалов. Отсюда сле­дует, что при равенстве внешних и вну­тренних потенциалов система не вза­имодействует с окружающей средой, не происходит обмена энергией и веще­ством с другими телами, т. е. система находится в состоянии термодинамиче­ского равновесия. Самопроизвольный выход из этого состояния (без внешних воздействий) для системы невозможен.

Условие равновесия может быть пред­ставлено равенством Рс* = Рн.

Термодинамическое равновесие, по существу, является равновесием макрофнзическим. Микро- физнческие процессы (движение молекул, ато­мов, взаимодействие элементарных частиц) не прекращаются в системах, находящихся в равно­весном состоянии. Микродвиженне не зависит от макроскопического состояния системы н, более того, обусловливает состояние термоди­намического равновесия. Например, постоянная температура газа обусловливается постоянством средней кинетической энергии движения моле­кул газа и т. д.