И определения

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ и НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Тольяттинский Государственный Университет

Кафедра Водоснабжение и водоотведение

Л.Н. Козина

Теплотехника

(информационный курс)

Часть 1

Техническая термодинамика

Учебно-методическое пособие

Тольятти – 2010

Содержание

Стр.

1. Основные термодинамические понятия и определения 3

2. Параметры состояния 5

3. Законы идеальных газов 9

4. Смеси идеальных газов 11

5. Теплоёмкость газов 13

6. Первый закон термодинамики 18

7. Основные термодинамические процессы идеальных газов 20

Литература 27

Основные термодинамические понятия

и определения

Техническая термодинамика – часть общей Термодинамики, в которой рассматриваются закономерности превращения тепла в работу в различных тепловых машинах.

Термодинамическая система – совокупность макроскопических тел, обменивающихся энергией как друг с другом, так и с окружающей внешней средой.

Изолированная (замкнутая) система – система, которая не имеет никаких взаимодействий с окружающей средой.

Адиабатная (теплоизолированная) система – система, которая не обменивается теплом с окружающей средой.

Однородная система – система, которая во всех своих частях имеет одинаковые физические свойства и состав.

Гомогенная (однофазная) система – система, внутри которой нет поверхностей разрыва (однородна по составу и физическому строению).

Гетерогенная (многофазная) система – система, состоящая из нескольких макроскопических частей (фаз) с различными физическими свойствами, отделённых друг от друга видимыми поверхностями раздела.

Параметры состояния тела (системы) – некоторые физические величины, которые характеризуют данное физическое состояния тела.

Интенсивные параметры состояния - физические величины, не зависящие от массы системы (давление, температура и др.).

Экстенсивные (аддитивные) параметры состояния - величины, численное значение которых пропорционально массе системы (объём, энергия, энтропия и др.).

Основные термодинамические параметры состояния: удельный объём, абсолютная температура, абсолютное давление.

Примечание. Основные термодинамические параметры состояния не являются независимыми друг от друга величинами и связаны между собой уравнением состояния.

Равновесное состояние тела – состояние, когда во всех точках объёма тела давление, температура, удельный объём и все другие физические величины одинаковы.

Равновесный термодинамический процесс – совокупность изменений состояний термодинамической системы при переходе из одного равновесного состояния в другое.

Примечание. Только равновесные состояния могут быть описаны количественно с помощью уравнений состояния и только равновесные процессы можно изображать графически в системах координат P – v и T – s.

Изотермический процесс – равновесный процесс, в течение которого температура остаётся постоянной.

Изобарный процесс – равновесный процесс, протекающий при постоянном давлении.

Изохорный процесс – равновесный процесс, протекающий при постоянном объёме.

Адиабатный процесс – равновесный процесс, в котором термодинамическая система не обменивается теплом с окружающей средой.

Цикл (замкнутый или круговой процесс) – процесс, при котором система, проходя через ряд последовательных состояний, возвращается к начальному состоянию.

Внутренняя энергия газа – полный запас энергии (сумма отдельных видов энергий: кинетической энергии поступательного и вращательного движения молекул, колебательного движения атомов в молекулах, энергии электронов; внутриядерной энергии; энергии взаимодействия между ядром молекулы и электронами; потенциальной энергии, или энергии положения молекул).

Примечание. Внутренняя энергия не зависит от характера процесса и является функцией состояния, т.е. параметром (экстенсивным).

Теплота (количество теплоты) – энергия, переданная в процессе при непосредственном контакте тел, имеющих различную температуру, путём обмена кинетической энергии между молекулами соприкасающихся тел (микрофизическая форма передачи энергии).

Работа – энергия, переданная в процессе, связанном с перемещением тела в силовом поле, либо с изменением его объёма под действием внешних сил (макрофизическая форма передачи энергии).

Примечание. Тепло и работа являются функциями процесса.

Вопросы для самоконтроля

1. Какие основные вопросы рассматриваются в технической тер­модинамике?

2. Что называется равновесным состоянием?

3. Что такое термодинамические процессы и как они протекают?

4. Что называется термодинамической системой?

5. Дать определение гомогенной и гетерогенной системам.

6. Что называется функцией состояния?

7. Дать определение круговому процессу (циклу).

8. Какие существуют формы передачи энергии от одних тел к другим?