7.Первый и второй законы термодинамики.

Первый закон термодинамики: В изолированной термодинамической системе сумма всех видов энергии является величиной постоянной. Энтальпия (теплосодержание, пятый параметр состояния) – это сумма внутренней энергии тела и произведения давления на объем. : i = u + p · υ, Дж/кг .Так как p · υ = R · T и U = f(T), то I = f(T), т. е. энтальпия, как и внутренняя энергия, является параметром состояния тела, а ее изменение в процессе зависит только от на­чального и конечного состояния и не зависит от характера процес­са.м Физический смысл энтальпии состоит в том, что p · υ – есть потенциальная энергия давления газа, т.е. работа по введению объема газа (υ) в среду с давлением (p). Эта же работа будет совершена при расширении газа в абсолютную пустоту. Таким образом, энтальпия отражает полную энергию газа, которая склады­вается из его внутренней энергии и потенциальной энергии давле­ния газа (т.е. располагаемого количества работы в газе).Энтропия (S), шестой параметр состояния. Теплота не является функцией состояния, а количество теплоты, выделившейся или поглотившейся в процессе, зависит от самого процесса.Функцией состояния вещества является энтропия, которая равна:

Дж/кг К.где dQ – дифференциал (изменение) теплоты;T – Абсолютная температура рабочего тела на этом участке, при которой тепло подводится; – дифференциал (изменение) энтропии.

– удельная энтропия

Второй закон термодинамики. Второй закон термодинамики: вечный двигатель второго рода невозможен.Под «вечным двигателем» второго рода понимается машина, энергия которой в 100% превращение теплоты в работу по средствам тепловой машины (двигателя) невозможна.Первый закон термодинамики утверждает положение об эквива­лентности перехода тепловой энергии в механическую и обратно и устанавливает количественные соотношения между изменениями раз­личных форм энергии в системе, но не раскрывает условий и направления протекания процессов взаимопревращения различных видов энергии.Второй закон термодинамики, так же как и первый, установлен из опыта наблюдений за явлениями природы и основан на следующих опытных положениях.1. Тепло может переходить самопроизвольно только от более нагретых тел к телам менее нагретым. Обратный процесс требует затраты энергии, подводимой извне.2. Механическая энергия (работа) всегда может быть превра­щена в тепловую полностью и без остатка, но превращение тепловой энергии в механическую работу может быть осуществлено только частично, при этом, остаток тепла должен быть возвращен в окружающую среду при более низкой температуре.Из этих и других положений и был сформулирован второй закон термодинамики, устанавливающий условия, при которых происходит превращение тепловой энергии в механическую работу

8.Вода и водяной пар.

Водяной пар – рабочее тело в энергетике. Водяной пар получил широкое распространение в теплотехнике и энергетике как рабочее тело в паросиловых установках и как теплоноситель.Это объясняется следующим:– вода является распространенным доступным и дешевым вещест­вом в природе;– вода и водяной пар обладают хорошими термодинамическими качествами (высокая теплоемкость, плотность, большое теплосодер­жание и т.д.);– вода и водяной пар не оказывают вредного влияния на металл теплосиловых установок и живые организмы.Водяной пар обычно используется в промышленных установках при высоком давлении и относительно низкой температуре (близкой к температуре кипения воды). Следовательно, в этих условиях водя­ной пар следует рассматривать как реальный газ и уравнение сос­тояния идеального газа к нему неприменимо.Водяной пар, находящийся во влажном воздухе или в дымовых газах, обычно имеет очень низкое парциальное давление и может рассматриваться как идеальный газ.Процесс парообразования для водыОбразование пара может происходить двумя путями:

– испарение – парообразование с поверхности жидкости, при любой температуре и без подвода тепла;

– кипение – парообразование по всему объему жидкости при определенной температуре для данного давления и при непрерывном подводе тепла.Процесс образования жидкости из пара называется конденсацией и происходит при отводе тепла на охлаждаемой поверхности твердой стенки.

9.Теплопроводность; основные понятия и определения; критерии подобия. Основные определения

Процесс распространения тепловой энергии (теплопроводность) в твердом теле есть функция изменения температуры внутри этого тела.В свою очередь, температура в любой точке тела при установившемся режиме есть функция координат этой точки .Температурным полем называется совокупность всех значений температур во всех точках рассматриваемого тела.Изотермической поверхностью называется поверхность, соединяющая в пространстве две точки с одинаковой температурой. Изотермические поверхности не пересекаются между собой, не имеют разрывов и скачков и в общем случае имеютпроизвольную форму.Температурное поле в общем случае трехмерное.В простейшем случае температурное поле одномерное, то есть температура изменяется в направлении одной оси; изотермические поверхности есть плоскости, перпендикулярные оси; температурный градиент направлен вдоль оси, температурный градиент направлен вдоль оси в положительную сторону.Распространение тепла идет всегда в сторону убывания температуры.Характеристиками температурного поля в любой его точке являются две величины:градиент температуры , характеризующий интенсивность изменения температуры по расстоянию;удельный тепловой поток , характеризующий интенсивность переноса тепловой энергии по направлению.Основной закон теплопроводности – закон Фурье.Закон Фурье устанавливает связь между характеристиками температурного поля в любой его точке.Удельный тепловой поток при теплопроводности пропорционален градиенту температуры и направлен в обратную сторону по отношению к градиенту температуры. Математическое выражение закона Фурье имеет вид : . Знак (–) учитывает, что вектор теплового потока направлен противоположно вектору градиента температур.