Конспект лекций

по курсу «Термодинамика и теплотехника»

для студентов направления подготовки 6.050202

«Автоматизация и компьютерно-интегрированные технологии» (АКТ)

лектор доц. Алексеев В.П.

1. Техническая термодинамика

Введение.

Цель и задачи курса. Предмет технической термодинамики и её задачи. Основные понятия и определения технической термодинамики.

Техническая термодинамика занимается изучением закономерностей взаимного превращения в основном двух видов энергии (механической и тепловой), физических свойств идеальных и реальных газов, анализом термодинамического совершенства(эффективность работы) работы тепловых двигателей и холодильных машин. Совокупность макроскопических тел, обменивающихся энергией как между собой, так и с окружающей средой называется термодинамической системой. Совокупность изменения состояния термодинамической системы при переходе из одного равновесного состояния в другое называется термодинамическим процессом. Различают равновесные и неравновесные системы. Обратимые и необратимые процессы. В термодинамике (далее слово техническая опускаем) используется как аналитический так и графический метод исследования. Термодинамика базируется на два фундаментальных закона – первый и второй законы. Термодинамические параметры состояния. Основными параметрами являются: абсолютное давление Р (Н/м²); абсолютная температура Т, К(по шкале Кельвина) и удельный объем. На практике находит применение шкала Цельсия (t, °C).

T = t + 273; t = T – 273

Р_абс = Р_изб + Р_атм; Р_абс = Р_атм – Р_вак.

Тема 1. Законы и уравнения состояния идеальных и реальных газов.

Закон Бойля-Мариотта: в процессе, протекающем при постоянной температуре

T = const, отношение давлений изменяется обратно пропорционально отношению удельных объемов P₂/P₁ = υ₁/υ₂, P₁υ₁ = P₂υ₂; Pυ = const.

Закон Гей-Люссака: в процессе, протекающем при постоянном давлении, отношение удельных объемов изменяется прямо пропорционально отношению абсолютных температур υ₂/υ₁= T₂/T₁ или υ₁/T₁ = υ₂/T₂; υ/T = const.

В процессе, протекающем при постоянном объеме V=const (закон Шарля), отношение давлений изменяется прямо пропорционально отношению абсолютных температур P₂/P₁ = Т₂/Т₁или Р₁/T₁ = Р₂/T₂; Р/T = const.

Газ, в котором не учитываются силы взаимодействия между молекулами и объем самих молекул называется идеальным. Уравнение состояния идеальных газов Клапейрона и Менделеева – Клапейрона

Pυ=RT; PV=mRT; PVμ=μRT

P – абсолютное давление, Па (Н/м²);

Т – абсолютная температура,К;

υ – удельный объем, м³/кг;

V – объем, м³; Vμ – объем одного Кмоля газа; m - масса газа, кг;

R – газовая постоянная, Дж /(кг·К);

μR = 8314 Дж/(кмоль·К) – универсальная газовая постоянная.

Уравнения реальных газов:

Уравнение Боголюбова-Майера

(1)