Б.В. Дзюбенко

Термодинамика

Учебное пособие для студентов высших учебных заведений

Москва, 2006

В предлагаемом студентам учебном пособии по курсу «Термодинамика» излагаются законы термодинамики и методы термодинамического расчета применительно к различным термодинамическим процессам и системам (ТС) с идеальными и реальными газами, в том числе и при наличии протекания в системах химических реакций. Рассматриваемые в данном курсе термодинамические системы моделируют условия работы ракетных и авиационных двигателей и их отдельных элементов. При этом наряду с методом круговых процессов, в работе широко используется метод термодинамических потенциалов (характеристических функций) для анализа протекающих в элементах двигателей термодинамических процессов и определения выходных параметров двигателей с использованием предлагаемых методов термодинамического расчета.

Данное учебное пособие представляет собой краткое изложение курса лекций, которые читаются в течение ряда лет в соответствии с утвержденной программой студентам факультета двигателей летательных аппаратов МАИ и призвано облегчить усвоение курса студентами. Пособие иллюстрировано расчетами и содержит справочный материал, необходимый для решения практических задач.

Книга может представить также интерес для специалистов, работающих в области авиации, космоса, ракетостроения и энергетики.

Оглавление

Введение…………………………………………………………………...…... 8

Глава 1 Основные понятия и определения термодинамики…………… 11

1.1. Формы движения материи, виды энергии, работа и теплообмен………………………………………………..…… 11

1.2. Термодинамическая система…………………………………… 12

1.3. Вещество. Фазы. Агрегатные состояния……………………… 13

1.4. Состояние термодинамической системы. Параметры и функции состояния……………………………………………………… 14

1.5. Термодинамические процессы и их классификация………... 17

Глава 2 Уравнения состояния вещества……………………………...… 19

2.1. Термические и калорические уравнения состояния………… 19

2.2. Термические уравнения состояния для идеального газа...…… 20

2.3. Термические уравнения состояния для реальных газов……... 20

Глава 3 Смеси веществ…………………………………………………… 24

3.1. Способы задания состава смеси. Закон Амага………………. 24

3.2. Соотношения для смесей идеальных газов. Закон Дальтона… 24

Глава 4 Теплоемкость………………………………………………...… 26

4.1. Виды теплоемкости…………………………………………..…. 26

4.2. Уравнение Майера…………………………………………….. 28

4.3 Теплоемкость химически реагирующей термодинамической системы………………………………………..………………… 29

Глава 5 Первый закон термодинамики………………………………… 31

5.1. Уравнение первого закона термодинамики для сложной открытой системы в общем виде……………………………..………….. 31

5.2. Уравнение 1-го закона термодинамики для проточной термодинамической системы…………………………………... 35

Глава 6 Второй закон термодинамики………………………………….. 39

6.1. Сущность второго закона термодинамики. Равновесные и неравновесные состояния, обратимые и необратимые процессы…………………………………………………………. 39

6.2. Математическое выражение 2-го закона термодинамики. Три составляющие изменения энтропии термодинамической системы…………………………………………………………. 41

6.3. Энтропия изолированной термодинамической системы……... 44

Глава 7 Объединенные выражения первого и второго законов термодинамики…………………………………………………. 46

7.1. Различные формы записи объединенных выражений………… 46

7.2. Характеристические функции и дифференциальные соотношения взаимности термодинамики……………………........................ .47

7.3. Максимальная и минимальная работы процесса. Термодинамические потенциалы……...……………………... 50

7.4. Условия равновесия термодинамической системы. Термодинамическое сродство………………………………….. 51

7.5. Связь между изобарной и изохорной теплоемкостями в общем виде………………………………………………………………. 54

7.6. Расчетные выражения для скорости звука в общем виде…….. 56

7.7 Максимальная и минимальная теплоты процесса………...… 58