2. Содержание теоретического раздела дисциплины

2.1. Общие понятия. Первое начало термодинамики

Состояние энергетики и пути ее развития. Предмет и метод термодинамики. Техническая термодинамика как теоретическая база специальных теплотехнических дисциплин. Термодинамическая система и окружающая среда. Термодинамическое равновесие. Неравновесные состояния и процессы. Параметры состояния. Уравнение состояния. Термодинамическая поверхность.

Первое начало термодинамики как закон сохранения и превращения энергии. Виды энергии. Внутренняя энергия как функция состояния. Теплота и работа - формы передачи энергии. Работа, связанная с изменением объема. Внешняя работа. Энтальпия. Аналитические выражения и формулировки первого закона термодинамики.

Методические указания

При изучении темы студент должен внимательно разобраться в таких понятиях, как термодинамическая система, рабочее тело и внешняя среда, равновесное и неравновесное состояние рабочего тела, термодинамический процесс. Необходимо усвоить суть таких понятий, как равновесный и неравновесный, обратимый и необратимый термодинамические процессы; что теплота и работа представляют собой определенные формы передачи энергии - тепловую и механическую, и что они взаимопревращаемы.

Взаимное превращение теплоты и работы в тепловой машине осуществ­ляется с помощью рабочего тела, которое, благодаря тепловому механическому воздействию, должно обладать способностью значительно изменять свой объем. Поэтому в качестве рабочего тела в тепловых машинах используется газ или пар. Усвоить, что физическое состояние рабочего тела в термодинамике определяется тремя параметрами: абсолютным давлением р, удельным объемом v и абсолютной температурой Т. Эти параметры связаны между собой уравнением состояния

f(p, v, T)=0.

Для понимания физической сути изучаемых закономерностей термодинамики и принципов работы различных теплотехнических устройств, необходимо овладеть умением графического изображения любых процессов в термодинамических диаграммах. Необходимо уяснить, что графически можно изображать только равновесные обратимые процессы.

Следует разобраться в разнице понятий «работа изменения объема» и «внешняя работа» и уметь дать графическую интерпретацию их в диаграмме p-υ.

Необходимо уяснить принципиальную разницу между внутренней энергией, однозначно определяемой данным состоянием рабочего тела, а также работой и теплотой, которые появляются лишь при наличии процесса перехода рабочего тела из одного состояния в другое, а, следовательно, зависят от характера этого процесса. [1].

Вопросы для самопроверки

1. Приведите определение термодинамической системы.

2. Что такое рабочее тело?

3. Какое число независимых параметров определяет состояние рабочего тела? Почему?

4. Какие процессы называют равновесными и какие неравновесными, обратимыми и необратимыми?

5. Какая разница между термодинамическим процессом и круговым (циклом)?

6. Что такое внутренняя энергия рабочего тела?

7. Что такое теплота и работа процесса?

8. В чем сущность первого закона термодинамики?

9. Что такое энтальпия?