Предисловие

Целью данного пособия является ознакомление студентов, курсантов и слушателей с основами термодинамики в газовых системах. Пособие не претендует на полноту изложения материала по указанной теме, а является подготовкой к восприятию материала базовых курсов учебников по термодинамике. Многие современные учебники перегружены математическим аппаратом, комментарии к которому являются краткими и неполными, что затрудняет и осложняет понимание материала.

В пособии «Термодинамика газовых систем» материал изложен в краткой и доступной форме, обоснована необходимость знания дисциплины для практической деятельности пожарной охраны. Пособие может быть использовано студентами ВУЗов для изучения курсов физики и термодинамики.

Авторы благодарят рецензентов, сотрудников кафедры и института за ценные замечания и рекомендации.

Введение

Термодинамика возникла в первой половине 19 века как теоретическая основа начавшей развиваться в то время теплотехники. Её первоначальная задача сводилась к изучению закономерностей превращения тепла в механическую работу в тепловых двигателях и исследованию условий, при которых такое превращение является наиболее оптимальным. Именно такую цель преследовал французский инженер и физик Сади Карно (1796-1832) в сочинении «О движущей силе огня и о машинах, способных развить эту силу» (1824г.), в которой впервые были заложены зачатки термодинамики. В дальнейшем термодинамика вышла далеко за пределы указанной технической задачи.

Слово «термодинамика» происходит от греческого terme – «тепло» и dynamis – «сила» и в настоящее время трактуется как наука о «силах, связанных с теплотой».

Термодинамика – наука о превращении различных видов энергии из одного в другой, о наиболее общих макроскопических свойствах матери. Она изучает как физические, так и химические явления, обусловленные превращением энергии.

При изучении явлений природы используются различные методы. Можно сделать предположение о строении молекулы и на её основе построить теорию, а можно разработать теорию, опираясь на фундаментальные экспериментальные законы. Именно этот метод и использует термодинамика. В основу построения термодинамики положены три экспериментальных закона:

1-й закон – сохранения и превращения энергии.

2-й закон - указывающий направление, по которому протекают естественные процессы в природе.

3-й закон – тепловой закон Нернста. (Был установлен в начале ХХ века и служит фундаментом для некоторых дополнительных глав термодинамики.)

Применение закономерностей термодинамики позволяет анализировать свойства веществ, предсказывать их поведение в различных условиях. Термодинамика даёт возможность исследовать различные процессы: от простых в однородных средах до сложных с физическими, химическими превращениями и др.