ВОПРОСЫ

по курсу «Техническая термодинамика»

(Часть I, 3 семестр)

1 Основные направления развития теплоэнергетики и холодильной техники в Республики Беларусь.

2 Предмет и особенности технической термодинамики. Задачи технической термодинамики.

3 Термодинамическая система (термодинамическое тело) и окружающая (внешняя) среда. Виды термодинамических систем.

4 Рабочее тело и необходимость изучения его свойств.

5 Основные параметры состояния: температура, давление, удельный объем. Единицы измерения параметров. Интенсивные и экстенсивные свойства.

6 Уравнение состояния. Термодинамическая поверхность. Равновесное и неравновесное состояние системы или рабочего тела. Причины изменения состояния.

7 Понятие о термодинамическом процессе. Равновесные и неравновесные процессы. Графическое изображение процессов. Кривая процесса. Виды процессов.

8 Определение идеального газа. Основные законы идеальных газов. Уравнение состояния идеального газа − уравнение Клапейрона. Универсальная и удельная газовые постоянные. Нормальные физические условия.

9 Чистые вещества и смеси. Способы задания состава смеси. Массовая и мольная концентрации (доли) смеси. Смеси идеальных газов. Закон Дальтона.

10 Состав идеально – газовой смеси. Объемные доли. Закон Амага. Закон Авогадро.

11 Молярная масса и газовая постоянная смеси. Определение парциальных давлений.

12 Понятие о теплоемкости. Классификация теплоемкости. Средняя и истинная теплоемкость. Массовая, мольная и объемная теплоемкость. Зависимость теплоемкости от температуры и характера процесса.

13 Свойства теплоемкостей идеального газа. Теплоемкость газовых смесей. Определение количества теплоты.

14 Энергия термодинамической системы. Теплота и работа как формы передачи энергии. Эквивалентность теплоты и работы. Термомеханическая система. Закон сохранения и превращения энергии. Первый закон термодинамики.

15 Работа изменения объема. Определение работы аналитическим и графическим методом. Рабочая диаграмма p-υ и ее свойства. Работа как функция процесса.

16 Внутренняя энергия как функция состояния термодинамической системы (рабочего тела). Изохорная теплоемкость и ее связь с внутренней энергией тела. Внутренняя энергия идеального газа

17 Энтальпия. Математическое выражение и физическая трактовка энтальпии. Свойства энтальпии как функции состояния. Изобарная теплоемкость и ее связь с энтальпией. Энтальпия идеального газа. Связь между изохорной и изобарной теплоемкостями идеального газа (уравнение Майера).

18 Аналитические выражения первого закона термодинамики через внутреннюю энергию и энтальпию в равновесном процессе.

19 Уравнение первого закона термодинамики для потока вещества.

20 Второй закон термодинамики. Круговые термодинамические процессы (циклы) и их особенности. Работа цикла. Прямые и обратные циклы. Изображение циклов в диаграмме p-υ. Неосуществимость вечного двигателя первого рода.

21 Понятие о тепловом двигателе, термическом КПД и источников теплоты.

22 Назначение, тепловой баланс, холодильный коэффициент и коэффициент преобразования энергии обратных циклов.

23 Обратимые и необратимые процессы. Причины и условия обратимости и необратимости.

24 Сущность и формулировки второго закона термодинамики. Условия получения работы в тепловом двигателе. Неосуществимость вечного двигателя второго рода.

25 Прямой обратимый цикл Карно и его термический КПД.

26 Обратный обратимый цикл Карно и его холодильный коэффициент.

27 Теорема Карно и термический принцип повышения эффективности циклов.

28 Энтропия. Интеграл Клаузиуса для обратимых и необратимых циклов. Энтропия и её свойства. Энтропия идеального газа.

29 Тепловая диаграмма T-s и ее свойства. Определение теплоты аналитическим и графическим методом.

30 Обратимый цикл Карно как предельный по термической эффективности цикл. Коэффициент заполнения цикла.

31 Средние температуры подвода и отвода теплоты в цикле. Термический КПД произвольного обратимого цикла.

32 Регенеративный цикл и его исследование. Степень регенерации.

33 Изменение энтропии в необратимых процессах.

34 Аналитическое выражение второго закона термодинамики для обратимых и необратимых процессов. Объединенное уравнение первого и второго законов термодинамики (уравнения термодинамического тождества).

35 Статистическая природа второго закона термодинамики. Энтропия и термодинамическая вероятность. Границы применимости второго закона термодинамики.

36 Эксергия как мера работоспособности термодинамических систем.

37 Эксергия неподвижного тела (системы).

38 Эксергия теплоты и потока вещества (рабочего тела).

39 Потери эксергии (работоспособности) в необратимых процессах. Уравнение Гюи-Стодолы. Физический смысл энтропии.

40 Понятие об эксергетическом методе анализа процессов и установок.

41 Дифференциальные соотношения термодинамики. Уравнения Максвелла. Дифференциальные уравнения (частные производные) внутренней энергии и энтальпии. Дифференциальные уравнения изобарной и изохорной теплоемкости. Связь между теплоемкостями c_p и c_υ реального вещества.

42 Гомогенные и гетерогенные термодинамические системы.

43 Термодинамическое равновесие. Состояния устойчивого, относительно устойчивого и неустойчивого равновесия систем.

44 Состояние устойчивого равновесия для чистых веществ (однокомпонентных систем).

45 Основные характеристические функции. Внутренняя энергия, энтальпия, свободная энергия (изохорно-изотермический потенциал или энергия Гельмгольца) , свободная энтальпия (изобарно-изотермический потенциал или энергия Гиббса) и их свойства. Химический потенциал.

46 Виды и условия взаимодействия термодинамической системы, стремящейся к равновесию, с окружающей средой и критерии равновесия.

47 Условия устойчивости и равновесия в изолированной однородной системе.

48 Условия фазового равновесия.

49 Фазовые переходы первого рода. Виды фазовых переходов. Правило фаз Гиббса и его анализ.

50 Фазовая диаграмма давление-температура чистого вещества (p,T- диаграмма). Тройная точка.

51 Уравнение кривой фазового перехода (уравнение Клапейрона-Клаузиуса) и его анализ для различных фазовых переходов. Парообразование и конденсация. Плавление и затвердевание. Сублимация. Теплота фазового перехода.

52 Термодинамические свойства реальных веществ. Действительные изотермы вещества в p, υ - диаграмме на примере диоксида углерода (Опыт Эндрюса). Критическое состояние вещества.

53 Качественные особенности и количественные отклонения реальных газов от идеального газа. Уравнение Ван-дер-Ваальса и его анализ. Метастабильные и стабильные состояния.

54 Уравнение Боголюбова-Майера. Эмпирические уравнения состояния реальных веществ.

55 Пары. Диаграмма υ-T для пара. Процессы подогрева жидкости, парообразования, перегрева пара. Степень сухости. Параметры насыщенной жидкости, влажного, сухого насыщенного и перегретого паров.

56 Таблицы термодинамических свойств насыщенных и перегретых паров воды и холодильных агентов. Термодинамические диаграммы состояния T-s, h-s и p-h для паров.

57 Термодинамические процессы идеальных и реальных газов. Задачи, метод и схема исследования процессов.

58 Аналитический и графический методы расчета параметров. Изображение процессов для реальных газов (паров) в диаграммах состояния p-υ, T-s, h-s и

p-h (lgp-h).

59 Изохорный процесс. Уравнение процесса, работа расширения, количество теплоты и изменение энтропии в процессе.

60 Изобарный процесс. Уравнение процесса, работа расширения, количество теплоты и изменение энтропии в процессе.

61 Изотермический процесс. Уравнение процесса, работа расширения, количество теплоты и изменение энтропии в процессе.

62 Адиабатный обратимый (изоэнтропный) процесс. Уравнение процесса, работа расширения, количество теплоты и изменение энтропии в процессе.

63 Особенности адиабатного необратимого процесса.

64 Политропные процессы идеальных газов. Уравнение процесса, работа расширения, количество теплоты, изменение энтропии и теплоемкость процесса.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика. М.: Издательский дом МЭИ, 2008.

2. Техническая термодинамика // В.Н. Крутов, С.И. Исаев, И.А. Коженов и др. М.: Высшая школа, 1991.

3 Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача: -М.: Высшая школа, 1975.-496с.

4 Сборник задач по технической термодинамике / Андрианова Т.Н., Дзампов Б.В., Зубарев В.Н., Ремизов Т.Н., Филатов Н.Я. М.: Издательство МЭИ, 2000.

5 Александров А.А., Григорьев Б.А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара. М.: Изд-во МЭИ, 1999.

6. Диаграмма – h,s для водяного пара (по справочнику А.А. Александрова, Б.А. Григорьева «Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара»). – М.: МЭИ, 1999.

7 Хасаншин Т.С. Тесты к лабораторному практикуму по курсу технической термодинамики: Учебно-методическое пособие. Могилев: МГУП, 2014.