1. ТЕХНИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА
Лекция 1. Основные понятия.
Совокупность макроскопических тел, которые обмениваются энергией друг с другом и с окружающей средой, называются термодинамической системой (ТС).
Термодинамика изучает тепловое движение, т.е. движение в системах, состоящих из большого числа частиц, а отдельные частицы совершают механическое движение.
ТС называют изолированной, если она не взаимодействует с окружающей средой. Например, жесткий сосуд с тепловой изоляцией..
Основные термодинамические параметры.
2. Удельный объем: , где V - геометрический объем
Таким образом, плотность - величина, обратная удельному объему.
Термодинамический процесс.
Если при этом промежуточные состояния являются равновесными, то и весь процесс называют равновесным.
Если это условие не выполняется, то и весь процесс - неравновесный.
Рабочее тело.
В процессах превращения тепла в механическую работу всегда участвует некоторое промежуточное вещество (например, продукты сгорания в ДВС; пар в… Все рабочие тела делят на 2 группы: идеальные и реальные газы:
1. Идеальный газ.
Лекция 2. Смесь идеальных газов.
Смесь идеальных газов также подчиняется уравнению Клайперона, как и отдельные газы.
Существуют три способа задания смесей:
Переход от массовых долей к объемным
1.
- молекулярная масса смеси газа (2.5)
Реальные газы
Для реальных газов необходимо учитывать взаимодействие между молекулами, т.к. обычно это достаточно плотные газы.
Различные способы задания уравнения состояния реальных газов.
1 способ. Уравнение состояния с коэффициентом сжимаемости:
Лекция 3. Первый закон термодинамики.
1. Энергия. Под внутренней энергией в термодинамике понимают кинетическую энергию движения молекул, а также потенциальную энергию их… Существенно, что другие виды энергии (химическая, ядерная) в конечном итоге…
Математическое выражение первого закона термодинамики.
Формула (3.5) выражает самое общее выражение первого закона термодинамики
(3.6)
(3.6) – первый закон, записанный через удельные величины
Энтальпия
Этот параметр широко используется в технике. Дадим сначала его математическое определение.
(3.10)
Теплоемкость
(3.14)
Формула (3.14) - математическое определение теплоемкости, где х- условие процесса
Зависимость теплоемкости от количества вещества
1. Массовая - теплоемкость, отнесенная к одному килограмму масс.
2. Объемная -
3. Мольная - теплоемкость, отнесенная к одному молю газа
Лекция 4. Связь теплоемкости с другими параметрами.
(*)
Разделим (*) на dT:
Зависимость теплоемкости от температуры.
Введем понятие средней теплоемкости на некотором интервале изменения… (4.7)
Теплоемкость смеси идеальных газов.
(4.10)
(4.10) - массовая теплоемкость.
(4.11)
(4.11) - для объемной теплоемкости.
Энтропия.
смысл его мы рассмотрим в дальнейшем, а пока дадим математическоеопределение.
Рассмотрим частный случай идеального газа:
Основные термодинамические процессы.
Будем рассматривать обратимые процессы идеального газа. Среди них можно выделить так называемые политропные процессы, т.е. те, которые происходят при постоянной теплоемкости.
Уравнение состояния политропных процессов.
;
;
Второе уравнение разделим на первое.
Связь между параметрами в политропных процессах.
; ;
(5.4)
(5.5)
P-V диаграмма политропных процессов.
Изохорные процессы
Рассмотрим изохорный процесс с ростом давления. Для него очевидно: Если тепло…
T-S диаграмма политропных процессов.
Второй закон термодинамики.
Основные формулировки второго закона термодинамики.
1. Формулировка Клаузиуса: теплота самопроизвольно передается только от более… 2. Формулировка Томпсона (Кельвина).невозможно создать циклически работающую тепловую машину, которая превращала бы в…
Круговые процессы (циклы).
Цикл, в котором работа расширения больше работы сжатия, т.е. за счет подводимого тепла совершается полезная работа, называется прямым циклом, или… Цикл, в котором наоборот, работа сжатия больше работы расширения, т.е. за счет… часовой стрелки.
Нулевой цикл
Рассмотрим процесс в P-V координатах.
1-в-2:
2-в-1: