Техническая термодинамика и теплотехника

Основы учения о теплоте были заложены в середине XVIII в. М.В. Ломоносовым, создавшим механическую теорию теплоты и основы закона сохранения и превращения материи в энергию. В дальнейшем развитии учения о теплоте разрабатывались его общие положения. В XIX в. основное внимание уделялось вопросам превращения теплоты в работу. С развитием техники и ростом мощности отдельных агрегатов роль процессов переноса теплоты в различных тепловых устройствах и машинах возросла. Именно в эти годы была опубликована работа О. Рейнольдса, в которой устанавливается единство процессов переноса теплоты и количества движения, его «гидродинамическая теория теплообмена» (1874 г.).

1Теплотехника – общетехническая фундаментальная дисциплина, изучающая методы получения, преобразования, передачи и использования теплоты, а также принципы действия и конструктивные особенности тепло- и парогенераторов, трансформаторов теплоты, тепловых машин и аппаратов, и тепловых устройств.

Слово термодинамика происходит от двух греческих слов: therme – теплота; dinamis – сила. Термодинамика в настоящее время может быть разделена на три части:

• общую термодинамику или физическую термодинамику, изучающую процессы превращения энергии в твердых, жидких и газообразных телах, излучение различных тел, магнитные и электрические явления, а также устанавливающую математические зависимости между термодинамическими величинами;

• химическую термодинамику, которая на основе законов общей термодинамики изучает химические, тепловые и физико-химические процессы, равновесие и влияние на равновесие внешних условий;

• техническую термодинамику, рассматривающую закономерности взаимного превращения тепла в работу. Она устанавливает взаимосвязь 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. Техническая термодинамика базируется на двух основных законах, получивших название начал термодинамики.

2 Предмет и метод технической термодинамики

Термодинамика – наука о наиболее общих свойствах макроскопических физических систем, находящихся в состояние термодинамического равновесия, и о процессах перехода между этими состояниями.

Термодинамика опирается на фундаментальные законы, которые являются обобщением наблюдений над процессами, протекающими в природе независимо от конкретных свойств тел. Этим объясняется универсальность закономерностей и соотношений между физическими величинами, получаемых при термодинамических исследованиях.

Первое начало термодинамики представляет собой приложение к тепловым явлениям всеобщего закона природы – закона превращения и сохранения энергии.

Второе начало термодинамики устанавливает условия протекания и направленность макроскопических процессов в системах, состоящих из большого количества частиц. Поэтому второе начало термодинамики имеет более ограниченное применения, чем первое.

В качестве третьего начала термодинамики принимается принцип не достижимости абсолютного нуля.

Техническая термодинамика – раздел термодинамики, занимающийся приложениями законов термодинамики в теплотехнике.