Технічна термодинаміка

ТЕРМОДИНАМІКА - наука про закономірності перетворення енергії. А. Эйнштейн так висловився про термодинамік: «Теорія робить тим більше враження, які вона зв'язує, і чим ширше область її застосування. Звідси глибоке враження, що зробила на мене класична термодинаміка. Це єдина фізична теорія загального змісту, щодо якої я переконаний, що в рамках застосовності її основних понять вона ніколи не буде спростована».

Основи термодинаміки були закладені в Х1Х столітті, коли у зв'язку з розвитком теплових двигунів виникла необхідність вивчення закономірностей перетворення теплоти в роботи. Термодинаміка розкриває глибокі зв'язки між різними властивостями речовин. Але на відміну від фізики й хімії термодинаміка не досліджує будова речовини й взагалі безпосередньо не пов'язана з поданням про мікроструктуру речовини.

Термодинаміка має свій метод дослідження, заснований на двох положеннях:

У термодинаміку вивчаються тільки макроструктурні властивості систем, які складаються з великої кількості одиниць.
Термодинаміка заснована на двох законах, певних досвідченим шляхом.

Використовуючи тільки ці два закони, методом строгої дедукції можна одержати всі основні висновки термодинаміки.

Ідеальний і реальний газ газ, як робоче тіло

Вивчаючи поводження газів при тисках, близьких до атмосферного, учені ХУ11-Х1Х століть установили ряд закономірностей.

- Бойля – Мариотта

- Гей-Люссака

Об'єднаний закон Клапейрона - Менделєєва

Газ, що строго підкоряється цьому закону, називається ідеальним газом.

У фізику рівняння Клапейрона виводиться методами кінематичної теорії газів у пропозиції. Що молекули газу являють собою матеріальні крапки, а взаємне притягання між молекулами відсутній. Дамо друге визначення ідеального газу.

Ідеальний газ – це газ, молекули якого розглядаються як матеріальні крапки, а взаємодія між якими обмежене зіткненнями ( тобто незмога відштовхування й притягання).

Реальный газ відрізняється від ідеального тем. Що його молекули мають обсяг і між молекулами є сили взаємодії.

Властивості реального газу наближаються до властивостей ідеального зі зменшенням щільності. Тому при порівняно невеликих тисках із цілком прийнятною точністю технічні розрахунки газових процесів можна виконувати по рівнянню стану ідеального газу. Для ідеального газу розроблені струнка математична модель й отримані багато співвідношень, зручні для практичного використання.

Робочим тілом називається речовина, використовуване в теплових двигунах для перетворення теплової енергії в механічну.

Через те, що газ у найбільшій мері змінює свій обсяг при зміни температури його доцільно застосовувати як робоче тіло.

Параметри стану речовини (газу)

Речовини можуть бути в одному із трьох станів: газу, рідини або твердого тіла. Очевидно, що те саме речовина при різних умовах може перебувати в різних станах. При певних заданих умовах речовина буде перебувати в тому самому стані. Для того, щоб визначити конкретні фізичні умови, що визначають стан речовини --так називані параметри стану.

Властивості речовини можуть бути інтенсивними й екстенсивними.

Інтенсивні – властивості не залежні від кількості речовини (Р,Т, ρ).

Екстенсивні – властивості, що залежать від кількості речовини (V, М).

Питомі, тобто віднесені до одиниці речовини, екстенсивні властивості набувають сенсу інтенсивних.

Інтенсивні властивості, що визначають стан тіла або групи тіл - термодинамічної системи, називають термодинамічними параметрами стану тіла (системи).

Найпоширенішими параметрами стану є абсолютна температура Т, абсолютний тиск Р и питомий обсяг V (або щільність ?).

Температура – характеризує тепловий стан тіла (ступінь його нагретости).

Існують різні температурні шкали. У СРСР застосовуються 2 шкали - Цельсия й Кельвіна, між якими існує наступне співвідношення

Різниці температур визначають як

Для виміру температур застосовують рідинні термометри, термопари й термоопору, пірометри.

Тиск – сила, що діє по нормалі до поверхні тіла на одиницю площі ( визначається величиною рівнодіючою ударів віх молекул об стінки посудин, у якому перебуває газ).

Розрізняють надлишкове, вакуумметрическое, абсолютний, атмосферний тиск: Р_ат, Р_М(з), Р_в, Р_абс.

; ;