Основные параметры. Уравнения состояния

1. Для сдавших предыдущие темы на «отлично»: собеседование по оставшимся текстам, вопросы 4, 7 или 8, 9, 10.

2. Для сдавших предыдущие темы на «зачтено»:

на оценку «четыре» – собеседование по оставшимся текстам, вопросы 4, 7 или 8, 9, 10;

на оценку «отлично» – собеседование по оставшимся текстам, все вопросы, начиная с 4-го.

3. Остальные готовят собеседование по текстам (кроме зачтённых собеседований) и все незачтённые темы.

 

I.

II. ТЕРМОДИНАМИКА.

 

1. Основные понятия, определения и законы термодинамики

 

Термодинамика – это наука, о взаимных превращениях различных видов энергии.

Термодинамика (от гр. Therme – тепло и dinamikos - силовой) – наука о соотношении между теплом, работой и физико-химическими свойствами систем.

Система – любая совокупность материальных тел внутри заданных границ. В общем случае система взаимодействует с окружающей средой.

Термодинамика как самостоятельная наука выделилась из физики с середине 19 века.

Раздел термодинамики, главной проблемой которого является превращение тепловой энергии в механическую, называется – Технической термодинамикой, а машины используемые для этой цели – тепловыми двигателями.

Типы тепловых двигателей:

1. Паровые турбины (ТЭЦ, морские суда)

2. Паровые машины (Вытеснены другими)

3. Двигатели внутреннего сгорания /д. в. с./ (Транспорт)

4. Газовые турбины (Небольшая мощность)

5. Реактивные двигатели (Для больших скоростей)

Для всех тепловых двигателей необходимо затрачивать тепло.

80 % получаемой энергии человечество получает за счет сжигания топлива.

На очереди стоит применение регулируемой термоядерной реакции.

Преобразование тепловой энергии в электрическую непосредственно:

ТЭГ – термоэлектро генератор

ТИГ – термоионный генератор

МГДГ – магнитогидравлический генератор

ХЭГ – химикоэлектро генератор

Другой проблемой технической термодинамики является проблема получения холода за счет затраты работы. Такие машины называются холодильниками.

Методы исследования тепловых двигателей аналогичны методам исследования холодильных машин.

 

Основные параметры. Уравнения состояния.

 

Система – это объект термодинамического исследования. Может быть открытой (существует обмен веществом и энергией с окружающей средой), закрытой (отсутствует обмен веществом с окружающей средой), адиабатной (отсутствует энергообмен с окружающей средой).

Рабочее тело – это посредник служащий для получения работы, теплоты, холода. Может быть в газообразном и твердом виде.

Независимым параметром состояния системы является степень свободы, находящаяся в термодинамическом равновесии, и которую можно изменять в определенных пределах так, чтобы сохранились все фазы, имевшиеся в системе, и не появились какие-либо новые фазы. Например, двигатель внутреннего сгорания – это закрытая система, имеющая две степени свободы, т.к. топливо сжигается непосредственно в рабочей полости, а выделяющаяся при этом теплота преобразуется в механическую работу.

Рассмотрим основные параметры состояния системы.

Абсолютное давление: (измеряется в Па, МПа, кПа.)

 

P = P_атм + P_мех

P = P_атм - P_вак

P_{вак –} давление вакуметра.

1 кгс/см² = 9,81 ´ 10⁴ Па;

1 мм рт. ст. = 133,32 Па;

1 мм вод. ст. = 9.81 Па;

1 бар = 10⁵ Па = 100 кПа = 0,1 МПа;

1 нормальная атмосфера = 101325 Па;

 

Абсолютная температура (Кельвин), за ноль принята точка абсолютного нуля:

T = t + 273,15 K

 

Если изменение температуры равно нулю (ΔТ = 0), то теплообмен между телами невозможен.

 

Удельный объем:

v = V/ m (м³/кг);