Составители: В. С. Евдокимов, А. В. Третьяков, Г. И. Чернов

Рецензент А. Г. Михайлов, зав. кафедрой «Теплоэнергетика», к.т.н., доцент

Термодинамика низкотемпературных систем. Специальные главы : конспект лекций / Минобрнауки России, Ом. гос. техн. ун-т ; сост.: В. С. Евдокимов, А. В. Третьяков, Г. И. Чернов. – Омск : Изд-во ОмГТУ, 2023. – 1 CD-ROM (0,92 Мб). – Систем. требования: процессор с частотой 800 МГц и выше ; 128 Мб RAM и более ; свободное место на жестком диске 300 Мб и более ; Linux / Windows XP и выше ; MacOS X 10.4 и выше ; CD/DVD-ROM-дисковод ; ПО для просмотра pdf- и mp4файлов. – Загл. с титул. экрана.

Рассмотрен первый закон термодинамики в обобщённой форме, метод термодинамических потенциалов и характеристических функций, показаны возможности использования этого метода применительно к магнитотермическим системам. Дано обоснование и осуществлён анализ процесса адиабатного размагничивания, представлена схема его реализации. Описаны обратные термодинамические циклы на основе магнитокалорического эффекта. Приведён пример расчёта криогенного рефрижератора, реализующего такой цикл.

Конспект лекций предназначен для обучающихся по направлениям 15.04.02 «Технологические машины и оборудование» и 16.04.03 «Холодильная, криогенная техника и системы жизнеобеспечения».

Редактор О. В. Маер Компьютерная верстка О. Г. Белименко

———————————————————————–––––––––—————————

2

3

ВВЕДЕНИЕ

Законы и уравнения термодинамики широко используются при расчёте и проектировании энергетических и технологических систем и установок. При этом в подавляющем большинстве случаев в качестве рабочих рассматриваются процессы, реализующие термомеханические системы, которые участвуют в теплообмене и совершают работу расширения. Но законы термодинамики могут описывать поведение не только таких, достаточно простых систем, но и систем, которые, наряду с указанными способами энергообмена, совершают электрическую и магнитную работу. Описание таких систем строится на основе обобщённого первого закона термодинамики. На базе этого уравнения разработан метод термодинамических потенциалов, который, в силу своей универсальности, находит широкое применение для анализа процессов и явлений различной природы.

Настоящий конспект лекций посвящен выводу обобщённого первого закона термодинамики. На основе этого уравнения введены термодинамические потенциалы для термомеханических, термомагнитных и электротермических систем; показано применение метода потенциалов к анализу термоэлектрического эффекта, а также работа криорефрижераторов, реализующих этот эффект.

4