Лекция 2 Термодинамика как базовая дисциплина специальности тгв

1. История возникновения термодинамики

2. Предмет и методы термодинамики

3. Роль термодинамики при изучении специальных дисциплин

Студенты специальности ТГВ (теплогазоснабжение и вентиляция) на 2 курсе начинаю изучение курса «Техническая термодинамика», первым предметом читаемым преподавателями кафедры ТТГВ.Данная лекция познакомит вас о важности этого курса для последующего изучения профильных дисциплин.

1. История возникновения термодинамики

Термодинамика возникла из потребностей теплотехники. Развитие производственных сил стимулировало ее создание. Широкое применение в начале ХІХ в. паровой машины поставило перед наукой задачу теоретического изучения работы тепловых машин с целью повышения их коэффициента полезного действия. Так в 1824г. французским физиком Сади Карно было проведено исследование, доказавшим теоремы, определяющие наибольший коэффициент полезного действия тепловых машин. Эти теоремы позволили в последствии сформировать один из основных законов термодинамики – второе начало. В 40-х годах ХІХ в. в результате исследований Майера и Джоуля был установлен механических эквивалент теплоты и на этой основе открыт закон сохранения и превращения энергии, называемый в термодинамике ее первым законом. Первое и второе начало термодинамики или первый и второй закон термодинамики имеют различные формулировки, большая часть которых эквивалентна одна другой и выражает полное содержание самого закона. Разнообразие формулировок этих законов связано с их проявлением в тех или иных конкретных случаях.

В 1906г. на основе многочисленных исследований свойств тел при температуре, был установлен новый закон природы – третье начало термодинамики.

Основываясь на трех началах, термодинамика исследует свойства реальных систем, состоящих из большого числа частиц.

Сложившееся название «термодинамика» употребляется вне связи с понятием динамики и определяет не учение о движении теплоты, а науку о «движущих силах», возникающих при тепловых процессах. (И.П. Базаров Термодинамика, М.: Высшая школа, 1991, 376 с. )

2. Предмет и методы термодинамики

В зависимости от задач исследования выделяют:

-общую;

-химическую;

-техническую термодинамику;

-термодинамику биологических систем и т.д.

Для студентов теплотехнических специальностей особое значение играет техническая термодинамика. Техническая термодинамика - рассматривает процессы взаимного превращения теплоты и работы. Она устанавливает связь между тепловыми, механическими и химическими процессами, которые совершаются в тепловых и холодильных машинах, изучает процессы, происходящие в газах и парах, а также свойства этих тел при различных физических условиях.

Теоретическую основу термодинамики составляют три опытных положения.

Первый закон (начало) термодинамики устанавливает количественные соотношения между теплотой и работой при их взаимном превращении (частный случай общего закона сохранения и превращения энергии).

Второй закон (начало) термодинамики характеризует условия и направление протекания естественных процессов в макросистемах, устанавливает условия непрерывного преобразования теплоты в работу и пути эффективного процесса преобразования.

Третий закон термодинамики (тепловая теорема Нернста) определяет свойства тел при температурах, близких к абсолютному нулю.

Термодинамика использует такие методы исследования:

- метод круговых процессов;

- метод термодинамических функций и геометрических построений Гиббса;

- метод графического анализа.

Термодинамические методы анализа имеют особенности:

- не используются какие-либо гипотезы или теории о строении вещества;

- термодинамическая система, которая изучается или анализируется, противопоставляется всем другим телам или системам - окружающей среде.

Такой подход к анализу основных вопросов составляет суть феноменологической термодинамики.

Но феноменологическая термодинамика не дает ответа на вопрос о молекулярной суть тепловых процессов. Этот вопрос решается статистической термодинамикой (молекулярно-кинетической теорией теплоты).

В современных условиях феноменологическая и статистическая термодинамики дополняют друг друга, что позволяет более плодотворно изучать явления, связанные с различными формами преобразования энергии.