Раздел I техническая термодинамика

Тема: ВВЕДЕНИЕ В ДИСЦИПЛИНУ

[ Литература 16, стр. 6-12]

1. Основные положения технической термодинамики.

2. Основные понятия и определения.

3. Основные параметры термодинамики.

Техническая термодинамика изучает закономерности тепловой и механической энергии. Она является теоретической основой расчета и проектирования тепловых двигателей и холодильных установок

[I, стр. 6-12].

Термодинамическая система - совокуп­ность материальных тел, находящихся в механическом и тепловом взаимодействии друг с другом и окружающими телами.

Объектом изучения в термодинамике служит вещество, называемое рабочим телом (пар, газ, продукты сгорания и т.п.)

Физические величины, определяющие состояние термодинамической системы, называются параметрами состояния.

Основные из них:

Р - давление,

Т - температура,

v - удельный объем,

ρ - плотность,

i - энтальпия,

S - энтропия.

Давление – сила, действующая по нормали на единицу площади. В системе «СИ» давление измеряется Паскалями.

1Па = 1 Н/м²

1Н – это сила, сообщающая массе в 1 кг ускорение 1м/с²

Р – абсолютное давление

Р = Р_атм + Р_изб

Температура (Т) – мера интенсивности теплового движения молекул.

В системе «СИ» за единицу температуры принят «Кельвин» (К).

T = t ºC + 273,15

За точку отсчета температуры по шкале Цельсия принята тройная точка воды – это такая температура (0 ºС), при которой все три фазы воды – твердая, жидкая и газообразная находятся в равновесии.

Удельный объем – это объем единицы массы вещества:

м³/кг

Удельная масса (плотность) – это масса единицы объема:

кг/м³

поэтому так как

Джоуль – основная единица энергии и работы в системе «СИ».

Работу в 1 Дж совершает сила в 1Н, действующая на пути в 1 м в направлении приложения силы.

1Дж- 1Нм

Дж/с = 0,24 кал = 1 Вт

1 кал = 4,18 Дж

Мощность – работа в единицу времени.

Для определения больших величин энергии используют приставки:

К (кило) – 10³

М (мега) – 10⁶

Г (гига) – 10⁹

Киломоль – количество вещества, число структурных единиц которого равно числу атомов, содержащихся в углероде (12) массой 12 кг.

Молярная масса (μ) определяется отношением массы к количеству вещества:

отсюда:

кмоль

М – масса вещества;

n – кол-во вещества, кмоль.

Универсальная газовая постоянная

Знаем, что уравнение состояния идеального газа:

или

по закону Авогадро, все газы при одинаковых условиях занимают один объем, поэтому величина - называется универсальной газовой постоянной (одинаковая для всех газов) и обозначается R_o т.е.

μR = R_o отсюда

т.к. при Н.Ф.У.: Т= 273 К

 = 101325 Па

м³/кмоль, то

Физический смысл газовой постоянной

Запишем уравнение состояния газа при Р = const в конце процесса:

и в начале:

Вычтем одно из другого:

, т.к.

, то и

Таким образом, удельная газовая постоянная определяется как работа изменения объема совершаемая газом массой 1 кг при Р = const, если изменить температуру на 1 К или 1 ºС, а т.к. R_{o =} μR, то

т.е. универсальная газовая постоянная определяется как работа изменения объема, совершаемая идеальным газом в количестве

1 кмоль при Р = const, если изменить температуру газа на 1 К или 1 ºС.

Определение удельных объемов и

плотностей газов при Н.Ф.У.

Например, О₂.

Для О₂ ;

Можно использовать зависимость: ,

тогда

Приведение идеальных газов к Н.Ф.У.

Запишем уравнение состояния для заданных условий и для Н.Ф.У.

и

Разделим первое уравнение на второе:

отсюда

т.к. Р_н = 0,1 Мпа и Т_н = 273 К,

то:

потому что:

Вопросы для самоконтроля

1. Что понимается под термодинамической системой?

2. Какими параметрами характеризуется состояние рабочего тела?

3. Что называется термодинамическим процессом?

4. Какие процессы называют обратимыми, и какие – необратимыми?

5. Что понимают под «нормальными физическими условиями»?

6. Что понимается в термодинамике под внутренней энергией газа?

7. Что такое энтальпия?

Тема: СМЕСЬ ИДЕАЛЬНЫХ ГАЗОВ

[4, с.17-24; 8, с. 12-16; 9, с.27-32; 15, с.37-47]

1. Понятие об идеальных и реальных газах.

2. Основное уравнение кинетической теории газов.

3. Состав смеси в массовых и объемных долях.

4. Соотношение между массовыми и объемными долями.

5. Газовая постоянная смеси.

1. Идеальным газом называют воображаемый газ, у которого отсутствуют силы сцепления между молекулами, а сами молекулы представляют собой материальные точки, не имеющие объема.

Реальные газы, у которых действуют силы сцепления между молекулами, и этими силами и самим объемом молекул пренебречь нельзя.