Раздел I Содержание учебного материала Часть I.Техническая термодинамика

Тема 1. Введение

Роль теплотехники в общем развитии науки и техники. Техническая термодинамика - теоретическая база теплотехники. Предмет технической термодинамики и ее основные задачи. Основные определения. Рабочее тело. Термодинамическая система. Основные параметры состояния рабочего тела. Равновесное и неравновесное состояние. Уравнение состояния. Термодинамическая поверхность. Термодинамический процесс. Равновесный и неравновесный процессы. Обратимый и необратимые процессы. Pv — диаграмма и термодинамические процессы в ней. Внутренняя энергия и энтальпия газа.

Методические указания

Теплотехника — отрасль науки и техники, охватывающая методы получения и использования тепловой энергии. Теплота генерируется в топках котельных установок, печах, камерах сгорания путем сжигания органического топлива; в ядерных реакторах; используется также теплота земных недр, излучение солнца.

Теоретическими основами изучаемой дисциплины являются техническая термодинамика, а также теория теплообмена.

Техническая термодинамика исследует закономерности процессов взаимного превращения теплоты и работы в тепловых машинах, процессы в рабочих телах, а также их физические свойства и условия, при которых эти взаимопревращения совершаются наиболее эффективно.

Теоретическим фундаментом, на котором базируются все выводы технической термодинамики, являются первый и второй законы термодинамики.

Теплота и работа представляют собой определенные формы передачи энергии — тепловую и механическую, причем работа может переходить в теплоту, а теплота в работу. Взаимное превращение теплоты и работы в тепловой машине осуществляется с помощью рабочего тела, которое благодаря тепловому и механическому воздействию должно обладать, способностью значительно изменять свой объем. Поэтому в качестве рабочего тела в тепловых машинах используются пар или газ. Следует усвоить, что физическое состояние рабочего тела в термодинамике определяется тремя параметрами: абсолютным давлением р, удельным объемом v и абсолютной температурой Т. Эти три параметра независимые (т.е. выбираемые произвольно) два любых параметра, а третий параметр определяют из уравнения состояния. Например, если р и v - независимые параметры, то Т = f(р,v).

Для четкого понимания физической сути изучаемых закономерностей технической термодинамики и принципов работы различных теплотехнических устройств нужно овладеть принципом графического изображения любых процессов, включая круговые (циклы) в термодинамических диаграммах.

Тема 2. Идеальные газы и их смеси

Определение идеального газа и его основные особенности. Уравнение состояния идеального газа. Газовая постоянная идеального газа. Основные законы идеальных газов. Внутренняя энергия и энтальпия идеального газа.

Понятие о газовой смеси. Смеси идеальных газов. Закон Дальтона. Способы задания смеси. Парциальный объем компонента. Определение средней молекулярной массы смеси и ее газовой постоянной. Связь между массовыми и объемными долями, Определение парциальных давлений компонентов смеси.