КІРІСПЕ. пәннің бірінші бөлімі термодинамиканың негізгі жағдайларын және заңдарын мазмұндауға арналған және оларды әртүрлі термодинамикалық процестерде және жылу-күштілі қондырғыларды пайдалануға негізделген. пәннің екінші бөлімінде жылумасса алмасудың негізгі теориялық жағдайлары және олардың әртүрлі қолданбалы мақсаттары қарастырылған. жылу энергияның механикалыққа өзгеру заңдылықтарымен, жұмыстың дененің қасиеттерін талдаумен және отын жанғандағы химиялық энергияны энергетикалық қондырғыларда және технологиялық процестерде қолданылуымен айналысатын ғылымды жылу техникасы дейді. жылу энергияның механикалық энергияға ауысу заңдылықтарын және жұмыстың дененің қасиеттерін оқитын жылу техникасының теориялық тарауын техникалық термодинамика деп атайды. әртүрлі денелердегі жылудың таралу процестерін зерттейтін жылу техникасы пәнінің тарауын жылу алмасу теориясы немесе жылу беріліс деп атайды. техникалық термодинамика және жылу беріліс жылу техникасының теориялық негізі болып есептеледі. қазіргі замандағы жылу техникасының негізгі мақсатты жылуэнергетикалық қондырғылардағы және жылу аппараттарындағы өтетін жылу процестерін терең зерттеу, жылу машиналарын жетілдіру және олардың пайдалы әсер коэфициенттерін жоғарлату, тиімді жұмыс циклдерін табу жолымен, сондай-ақ ең ұтымды жылу схемаларын және жұмыстың дененің күйлерінің тиімділік параметрлерін анықтау арқылы.

ТЕХНИКАЛЫҚ ТЕРМОДИНАМИКАНЫҢ НЕГЗГІ ТҮСІНІКТЕМЕЛЕРМЕН АНЫҚТАМАЛАРЫ.

термодинамика – термодинамикалық тепе-теңдік күйде болатын макроскопиялық физикалық жүйенің айрықша жалпы қасиеттері туралы ғылым, және осы күйлердің арасындағы өтетін процестер жөнінде, яғни әртүрлі энергияның бір түрден басқа түрге ауысуы туралы ғылым. техникалық термодинамика – термодинамиканың заңдарын жылу техникасында қолданумен айналысатын термодинамиканың арнаулы тарауы. техникалық термодинамика жылу, механикалық, және химиялық процестерінің өз-ара арасындағы байланысты белгілейді, қайсы кезде жылу және тоңазытқыш машиналарда өтетін, сондай-ақ газдарда және буларда болатын термодинамикалық процестерді және осы денелердің әртүрлі қасиеттерін зерттейді. термодинамикалық әдіс – термодинамиканың заңдарының математикалық дамуына қатаң көңіл аудару. қазіргі уақытта термодинамикада екі зерттеу әдісі қолданылады: дөңгелек процестік әдіс және термодинамикалық функциялық әдіс және геометриялық құрастыру. техникалық термодинамиканың басты мақсаты жылудың және жұмыстың өзара ұтымды алмасу процестерін табу. термодинамиканың негізіне тәжірбиелік жолмен табылған екі негізгі заңдарды (басталуы) немесе принциптері жатады. термодинамиканың бірінші заңы немесе (бірінші басталуы) энергияның сақталу және алмасу заңының жеке жағдайын береді. термодинамканың екінші заңы (екінші басталуы) жылулық немесе термодинамиканық процестердің бағыттарының өтулерін сипаттайды., яғни нақты процестердің ағысының бағыттарын сипаттайды. 19 ғасырдың басында термодинамиканың екі заңы тағы бір қосымша тәжірбиелік жағдаймен толықтырылып, термодинамиканың үшінші бастамасы немесе нернстің жылулық теоремасы деп аталған. бұл заң абсолюттік ноль температурасының болмау принципін сипаттайды, яғни абсолюттік ноль температурадағы заттың қасиетін бекітеді.

негізгі заңдарды жылудың механикалық жұмысқа механикалық жұмыстың жылуға ауысуына немесе механикалық жұмыстың жылуға ауысуына қолдана отырып, техникалық термодинамика жылу қозғалтқыштарының немесе машиналарының теориясын жасауға және құруға, сондай-ақ олардағы өтетін жұмыс процестерін зарттеуге жәнеде әр типті машиналардың экономикасымен тиімділігін жеке бағалауға мүмкіндік береді.жылу қондырғыларында жылу жұмысқа ауысу процесі, жұмыстық денің көмегімен жүзеге асырылады.жылу қозғалтқышында немесе жылутехникалық қондырғыда заттың дүркін-дүркін тұйықталған процесі (цикл) жүзеге асатын болса және нәтижесінде пайдалы жұмыс алынса, онда ондай затты жұмыстық дене (отының жану өнімі, ауа, бу және т.б.) дейді.күй параметрлері – физикалық шамалар, термодинамикалық жүйенің күйін бір мәнде сипаттайтын және ол жүйенің қалпына тәуелсіз болады. негізгі күй параметрлеріне жататындар: қысым, температурада, меншікті көлем n немесе тығыздық r.осы үш параметрлердің қосындысы дененің жылулық күйін сипаттайды, сондықтан оларды күйдің термодинамикалық парметрлері дейді. күй теңдеуі – термодинамикалық жүйенің тепе-теңдік күйіндегі параметрлерінің арасындағы өз-ара байланысты көрсететін теңдеу. идеал газ үшін күй теңдеуі (1 кг газ үшін) мынандай түрде (клапейрон теңдеуі) жазылады.

p*J=r*t, (1.1.1)

немесе кез-келген m кг мөлшерлі, біртекті газ үшін

p*v= m r*t, (1.1.2)

Мұнда r-тұрақты қысымды және темреатурада 1к өзгергендегі 1 кг идеал газды сипаттайтын, газ тұрақтысы.

егер м- газдың молярлық массасы болса, онда (1.1.1) теңдеуінің екі бөлігін μ-ге көбейтсек әмбебаптық теңдеу (клапейрон-менделеев) аламыз

p *v _м =r _м *t, (1.1.3)

мұнда v _м = v *м – жұмыстық дененің молярлық көлемі,

м³ /моль, қалыпты физикалық шартты v _м =22,4 м³ /моль; r _м =r μ -әмбебаптық газ тұрақтысы, r _μ =8314 дж/(мольк). жүйені тепе-теңдік дейді, егер оның күйі уақытпен өзгермесе. тепе-теңдік күй тәртіп бойынша температураның, қысымның және т.б. бір мәнімен сипатталады. тепе-теңсіз күй (дененің нақты күйі) сыртқы жағдайдың әсерінен соңғы жылдамдықпен өтетін және бұл кезде жұмыстық дене тепе-теңдік күйде болып орналасуға үлгермейді. термодинамкалық жүйе –макроскопиялық денелердің жиынтығы, өз-ара әсерететін және сыртқы құрастырушы басқа денелермен әрекеттенуші энергия немесе заттар алмасу түрінде. ол жылу көзінен және жұмыстық денеден тұрады және күй парамтрлерімен сипатталады. термодинамкалық процесс – сыртқы қоршалған ортамен әрекет етудің нәтижесінде термодинамкалық жүйенің күйінің уақытқа байланысты өзгеруінің қосындысы.

тепе-теңдік процесс - термодинамкалық жүйенің бір тепе-теңдік күйден басқа күйге өте баяу өту процесі, егер барлық аралық күйлерін тепе-теңдік деп қарастырғанда.

қайтымды процесс – тура немесе кері бағытта болатын процесс, бұл кезде дене барлық тепе-теңдік күйі арқылы өтеді тура және кері бет алғанда. сондықтан кез-келген тепе-теңдік термодинамикалық процестегі денеің күйінің өзгеруі әр уақытта қайтымды процесс болады.

қайтымсыз процесс- бір бағытта өтетін нақты процесс. бұл кезде термодинамикалық жүйе алғашқы күйіне өздігінен қайтпайды, сырттан қосымша энергия жұмсалмай, яғни бұл кезде тепе-теңсіз күй өтеді.

энергия материялдық қозғалыстың өлшемділігін көрсетеді., ал материалдық қозғалыстар әртүрлі түрде пайда болады. бір денеден екінші денеге энергия берілу процесі екі тәсілмен жүзеген асырылады.

бірінші тәсіл –энергия жылу түрінде беріледі, ал екінші тәсіл – жұмыс түрінде.

жылу мөлшерін q (дж) арқылы белгілейді, ал меншікті (1 кг келтірілгенді) – q (дж/кг) арқылы. келтірілген меншікті жылу ( q₁ ) оң деп есептеледі, ал шыққан жылу ( q₂ ) теріс деп есептелінеді.

денемен таралған жұмыс (l _ұлғ) оң деп есептеледі, ал денеге жұмсалған жұмыс (l _сығ) теріс деп есептеледі. жұмыс түрінде берілген энергия мөлшері l арқылы белгіленеді, ал меншікті жұмыс – l арқылы.

сонымен жылу және жұмыс – энергияның өзгеру түрі. термодинамикалық процесте тұйқталған немесе дөңгелек процестер деген ерекше орын алады, бұл кезде жүйе өзінің тізбектелген күйлері арқылы өтіп алғашқы күйіне қайта оралады.

термодинамикалық цикл – термодинамикалық жүйе арқылы жүзеге асырылатын тұйықталған дөңгелек процес. термодинамикалық цикл термодинамикалық процесс сияқты қайтымды және қайтымсыз болуы мүмкін.

меншікті жылусыйымдылық (немесе жай жылусыйымдылық) бұл берілген процестегі заттың бірлік мөлшеріне керек жылу мөлшері, оның температурасы 1 градусқа өзгергендегі. заттың бірлік мөлшерлері 1 кг, 1 моль немесе 1 м³ болуына байланысты массалық с, дж/(кг*к), мольдік μc, дж/(моль*к) немесе көлемдік с^/, дж/ (м³ *к) жылусыймдылықтар болып бөлінеді.

1.1-суретте ақиқаттық жылусыйымдылықтың температураға тәуелділігі көрсетілген.

меншікті жылусыйымдылқтардың арасындағы тәуелділіктер мынандай қатынастармен анықталады.

с=μ*c/μ; c'=c*ρ_қ , (1.1.4)

мұнда ρ_{қ –} қалыпты шарттағы газдың тығыздығы.

орта жылусыйымдылық дегеніміз белгілі термодинамикалық процесте жұмыстық денеге берілген жылу мөлшерінің, оның температурасын t₁ ден t₂ дейінгі аралығына өзгертуге кеткен қатынасы

(1.1.5)

жұмыстық дененің белгілі температурасына сәйкес, белгілі термодинамикалық процестегі жылусыйымдылықтың мәнін, ақиқаттық жылусыйымдылық дейді.

, (1.1.6)

мұнда х арқылы белгілеу берілген процестегі тұрақты қалатын параметр, яғни x=p, x=v, x= t, x=q, x=n.

идеал газдың жылусыйымдылығы процеске, берілген (немесе шыққан) жылуға, газдың атомдығына, температураға, заттың түріне сондай-ақ (нақты газдардың жылусыйымдылығы қысымға тәуелді) тәуелді болады.

тұрақты қысымдағы процестегі массалық жылусыйымдылықты с_р мен белгілеп изобаралық жылусыйымдылық дейді, ал тұрақты көлемдегі процестегіні с_v – изохоралық дейді. сондай-ақ молярлық және көлемдік жылусыйымдылықтар үшін, сәйкес индекстер көрсетіледі.

с_р және с_v жылусыйымдылықтардың арасындағы байланыс майер (1814-1878) теңдеуі арқылы анықталады.

с_р - с_v =r. (1.1.7)

(1.1.6) –формуладан шығатын теңдеу

(1.1.8)

онда (1.1.5)-формуладан

(1.1.9)

1.1-сурет