Раздел 1. Техническая термодинамика Основные понятия и определения

Теплотехника – как наука возникла с изобретением паровой машины, положившей начало промышленному использованию природных топлив.

Основной областью исследований в теплотехнике с этого момента – является повышение тепловой экономичности теплоэнергетических и теплоиспользующих машин. Теоретическую основу теплотехники составляет термодинамика.

Термодинамика в широком смысле – это наука о наиболее общих свойствах макроскопических физических систем и о закономерностях превращения энергии одного вида в другой. Термодинамика – возникла в 19 веке. Этому способствовали – ряд научных открытий и появление тепловых машин. Термодинамика основывается на двух эксперименталь­но установленных законах, получивших название первого и второго начал термодинамики. В зависимости от круга рассматриваемых вопросов различа­ют физическую, химическую и техническую термодинамику.

Технической термодинамикой называется раздел термодинамики, изучающая вопросы взаимного превращения теплоты и работы. Ее основная задача заключается в обосновании теории тепловых двигателей и приложением законов термодинамики в теплотехнике.

Теплота и работа (процесс работы) представ­ляют собой две возможные формы передачи энергии от одного тела к другому. Качественное различие понятий теплота и рабо­та заключается в том, что:

теплота — такая форма передачи энер­гии, которая представляет собой совокупность микрофизических процессов;

работа — макрофизическая форма передачи энергии в процессе, когда перемещение точек приложения сил доступно непосредственному контролю.

Величины определяющие состояние тел (Основные параметры).

Изменение состояния рабочего тела обычно происходит в результате сообщения или отнятия от него тепла или от внешних механиче­ских причин. Состояние рабочего тела определяется величинами называемыми параметрами состояния. В термодинамике основными параметрами состояния являются: температура, давление и удельный объем или плотность.

Температурой называется степень нагретости вещества.

Согласно молекулярно-кинетической теории сообщаемая телу тепловая энергия, вызывающая повышение его температуры, преобразуется в энергию движения молекул. Измерить температуру какого-либо тела непосредст­венно, т. е. так, как измеряют другие физические величи­ны, например длину, массу, объем или время, не представ­ляется возможным, ибо в природе не существует эталона или образца единицы этой величины.

Изменение агрегатного состояния химически чистого вещества (плавление или затвердевание, кипение или кон­денсация), протекает при постоянной тем­пературе. Значения температур начала изменения агрегатного состояния определяется составом ве­щества, характером его агрегатного изменения и давле­нием.

Термодинамическая температур­ная шкала начинается с абсолютного нуля.

Абсолютным нулем называется температура, при которой дав­ление идеального газа при постоянном объеме равно нулю. Для измерений температуры в системе СИ используется абсолютная термодинамическая шкала с единицей измерения градус Т(К).

Согласно молекулярно-кинетической теории давле­ние газа рассматривается как результат ударов хаотический движущихся молекул о стен­ки сосуда. В системе СИ давление измеряется в Паскалях (Па).

Паскаль(Па ) – это давление оказываемое силой в 1Н (ньютон) на 1 м² площади поверхности т.е.

= Па.

где: Н (ньютон) — сила, сообщающая массе в 1 кг ускорение в 1

В связи с тем что единица давления Паскаль очень мала, применяют

кратные единицы Па:

килопаскаль - 1кПа = 10⁶Па;

мегопаскаль - 1МПа = 10⁶Па.

Другие единицы, допускаемые к применению наравне с единицами системы СИ приведены в табл.1.

Таблица 1.

Соотношения между единицами давления

Единица давления		бар	мм.рт.ст	мм.вод.ст
	1	1·10-5	7,5·10-3	0,102	1,02·10-5
бар	1·105	1	7,5·102	10,2 ·104	1,02
мм.рт.ст	133,3	1,333·10-3	1	13,5	1,36·10-3
мм.вод.ст	9,81	9,81 ·10-4	7,35·10-2	1	1 ·10-4
	98,1·103	0,981	7,35·102	1 ·104	1

При изучении состояния тела обычно рас­сматривают массу единицы объема (объемную массу), или обратную ей величину объем единицы массы.

Отношение произвольной масса вещества - m к занимаемому объёму- V (объемная масса) называется - плотностью (ρ).

или

Объём единицы массы вещества называется - удельным объемом - (v)

, при этом , следовательно

для произвольной массы вещества

и