- •Предмет и метод термодинамики. Термодинамика, как теоретическая основа теплоэнергетики и теплотехники
- •Основные понятия и определения термодинамики. Параметры состояния.
- •Основные законы идеальных газов. Уравнения состояния идеальных газов.
- •Газовые смеси
- •Теплоемкость газов и газовых смесей, их определение.
- •Первый закон термодинамики и его математические выражения
- •Энтропия как функция состояния и её смысл.
- •Второй закон термодинамики и его математические выражения.
- •Исследования изохорного процесса идеальных газов.
- •Исследование изобарного процесса идеальных газов.
- •Исследование адиабатного процесса идеальных газов
- •Исследования изотермического процесса идеальных газов.
- •Исследования политропного процесса идеальных газов
- •Эксергия, её свойства и физический смысл
- •Дифференциальные уравнения внутренней энергии и энтальпии
- •Дифференциальные уравнения энтропии и теплоемкости
- •Потенциальные функции
- •Уравнения состояния реальных газов
- •Уравнение Ван-дер-Ваальса и его анализ. Критическое состояние вещества
- •Пары, общие понятия и определения. Процесс парообразования.
- •Дифференциальное соотношение Клапейрона-Клаузуиса. Применение
- •Паровые процессы и их расчет Циклы пту. Общая характеристика. Цикл Ренкина и его анализ.
- •Влияния начальных и конечных параметров пара на эффективность пту
- •Цикл пту с промежуточным перегревом пара
- •Циклы теплофикационных паротурбинных установок
- •Циклы холодильных машин и тепловых насосов
- •Циклы ядерных энергетических установок
- •Циклы бинарных энергетических установок
- •Эксергия, её свойства и физический смысл
- •Циклы ядерных энергетических установок
Предмет и метод термодинамики. Термодинамика, как теоретическая основа теплоэнергетики и теплотехники
Термодинамика — это наука об энергии и ее свойствах. Теоретическими основами термодинамики являются законы физики, вытекающие из опыта, и два закона, называемых первым и вторым законами термодинамики. «термос»— тепло и «динамис» — сила. Это наука о силах, связанных с теплом.
Различают термодинамику физическую, химическую ( химические реакции, например, горение) и техническую.
Техническая термодинамика служит теоретической основой изучения и разработки теории котельных установок, тепловых двигателей и теплосиловых установок. На ее основе формируются методы прямого преобразования теплоты в электрическую энергию, проводится анализ эффективности термодинамических циклов, процессов теплообмена.
В создание и развитие технической термодинамики М. В. Ломоносов, материалистически обосновавшего сущность теплоты и тепловых явлений и установившего закон сохранения материи и энергии. Дальнейшие исследования Майера, Джоуля, Гельмгольца и других ученых значительно расширили знания закона сохранения энергии. Основные положения второго закона— Карно, Клаузиус, Томсон, Смолуховский и среди русских ученых Н. Н. Шиллер и др.
1.Всеобщий закон сохранения и превращения энергии 1842-1848 гг.
2. Характеризует направления протекания все естественных процессов в природе и лежит в основе теории циклов тепловых машин.
3. Тепловая теорема Вальтера Нернста. Характеризует поведение термодинамических систем вблизи абсолютного нуля температур.
Основные понятия и определения термодинамики. Параметры состояния.
Тепловое движение – это особая форма движения материи, качественно отличная от механического. Теплота – форма теплового движения. Совокупная кинетическая энергия движущихся микрочастиц – энергия теплового движения материи, которая может передаваться от одной части материи к другой. Совокупность энергии теплового движения частиц и энергии их взаимодействия = внутренняя энергия системы.
Передача энергии – двумя способами, работой L и теплотой Q. Если они относятся к 1кг массы, то они называются удельными, обозначаются маленькими буквами, измеряются Дж/кг. Теплообмен может происходить как внутри системы, так и с внешней средой.
Работа– это передача энергии в результате макроскопического упорядоченного движения микрочастиц.
Теплообмен – это передача энергии в результате обмена хаотическим, ненаправленным движением микрочастиц. Количество передаваемой энергии – кол-во теплоты, или теплота.
Термодинамическая система – совокупность макроскопических тел, которые могут взаимодействовать между собой и с другими телами, составляющими внешнюю среду, в виде обмена энергией или веществом. Если термодинамическая система не обменивается теплом с окружающей средой – замкнутая, адиабатически изолированная. Т.С. с одинаковыми свойствами во всех частях – однородная. Физико-химическая система из различных частей разделенных поверхностями раздела – гетерогенной, из одной части без поверхности – гомогенная. Различные части, составляющие систему – фазы. Рабочее вещество может быть в ж,т,г фазе.
Рабочее тело – водяной пар, газ, воздух, аммиак, углекислота. Вещество, с помощью которого реализуются процессы подвода или отвода теплоты, процессы расширения и сжатия.
Параметры состояния – физические величины, однозначно характеризующие состояние термодинамической системы и независящие от предыстории системы.
Удельное давление – это силовое воздействие газа, приходящегося на единицу поверхности сосуда и действующее по нормали к ней. СИ – 1 Н/м2(Па). 1кгс/см2=1 мм.вод.ст=9,8066 Па; 1 мм.рт.ст=133,322 Па; 1 атм=760мм.рт.ст. ; 1бар=0,1 МПА. Давление подразделяется на абсолютное p , атмосферное pатм, избыточное pизб и вакуум pвак . Измеряют давление барометрами, манометрами и вакуумметрами. p= pизб+ pатм. Избыточное =это давление сверх атмосферного. Если давление ниже атмосферного то вычитаем вакуумное.
Удельный объем – это объем 1кг вещества выраженный в метрах кубических. v=V/m Обратной величиной является плотность тела.
Температура – пропорциональная кинетической энергии частиц рабочего тела. Значение температуры определяется по основной шкале в Кельвинах. 0 –температура, при которой полностью прекращается тепловое движение молекул. Тройная точка воды – 273,16 К.- вторая точка определяющая термодинамическую шкалу. Шкала Цельсия – 0 температура таяния льда, 100 – температура кипения воды при 101325 Па.