Основні положення термодинаміки

1. Основні положення термодинаміки

1.1 Загальні поняття

Теплотехніка, як наука вивчає методи використання хімічної енергії палива, закони перетворення цієї енергії в теплову, речовини, які приймають участь в цих перетвореннях, а також принципи роботи і конструкції машин і апаратів, які служать для перетворення хімічної енергії в теплову і механічну.

Курс 'Теоретичні основи теплотехніки'' складається із двох розділів: технічна термодинаміка і теорія теплообміну.

Технічна термодинаміка є феноменологічною теорією макроскопічних процесів, які супроводжуються перетворенням енергії.

Першою роботою, яка положила початок розвитку термодинаміки була робота С.Карно. "Роздуми про рушійну силу вогню і про машини, які можуть розвивати цю силу".

Карно поставив питання: "чи обмежена рухома сила теплоти чи вона не має границь; чи має межу можливе удосконалення машини, межу, яку неможливо перейти по самій природі речей ніяким чином, або ж навпаки ці покращення можуть бути безмежно продовженими."

Термодинаміка вивчає властивості тіл не опираючись на будь-які представлення про їх структуру. Вона не розглядає механізм явищ, не цікавиться внутрішньою будовою тіл. Вона досліджує явища які безпосередньо спостерігаються на практиці і проходять з тілами, масштаби яких звичні для людини. Вона оперує тільки з такими величинами, які можуть бути безпосередньо виміряні, або вивчені за допомогою інших залежностей.

Термодинамічною системою називається сукупність матеріальних тіл, які є об'єктом вивчення і знаходяться у взаємодії з навколишнім середовищем

Під рівновагою системи розуміють такий стан, при якому у всіх точках об'єму тиск, температура, питомий об'єм та всі інші властивості одинакові.

За участю окремих тіл, які входять в термодинамічну систему, їх поділяють на робочі тіла (РТ), джерела теплоти (ДТ) і об'єкти роботи (ОР).

Врівноваженим термодинамічним станом називається стан робочого тіла, який не змінюється в часі без зовнішньої енергетичної дії.

Якщо термодинамічна система не взаємодіє з навколишнім середовищем, то її називають ізольованою або замкнутою.

Стан робочого тіла можна охарактеризувати параметрами стану. Повністю стан тіла може бути охарактеризований трьома параметрами стану:

ν -питомий об'єм. М3/кг;

Т- абсолютна температура, К;

р -тиск. Па.

Питомий об'єм -це величина обернена до густини тіла.

 (1.1)

Тиск з точки зору молекулярно-кінтичної теорії є середнім результатом ударів молекугт газу,які перебуваютьв неперервному хаотичному русі:

 (1.2)

де п - число молекул в одиниці об'єму;

т -маса молекул,кг;

w- швидкість руку, м/с;

Дня вимірювання тиску використовують наступні одиниці вимірювання:

Паскаль (Па), Н/м ; фізична атмосфера (ф.атм); бар; технічна атмосфера (ат); міліметри ртутного стовпчика (мм.рт.ст.), міліметри водного стовпчика (мм.вод.ст).

При переводі в кг/см2 показів ртутних барометрів потрібно враховувати те, що з підвищенням температури повітря, ртуть розширюється. Тому необхідно робити приведення показів барометра до 00 С

В0 = В(1 -0,000172t),

Де В-висота стовпа ртуті при t 0С.

Співвідношення між величинами для вимірювання тиску наступні:

1ат = 1 кГ/см2;

1 ф.ат. = 1,033 кГ/см2 - середній атмосферний тиск на рівні моря при t°=0°;

1 ат.= 735,6 мм.рт.ст. = 10 м.вод.ст.;

1 ф.ат.=1,013 бар

1бар = 10 Н/м =150ми.рт.ст. =10200 мм.вод.ст.

1.2 Температура

Температура -характеризує степінь нагрітості тіл і є мірою середньої кінетичної енергії руху молекул.

Параметром стану єабсолютна температура.

, (1.3)

Де к- постійна Больцмана к= 1,3 8∙10-23 Дж.

Дня вимірювання температури використовуються дві термодинамічні шкали: термодинамічна шкала, основана на другому законі термодинаміки і міжнародна практична шкала, яка одержана за допомогою реперних (опорних) точок. За 0°С прийнято температуру танення льоду, за 100 °С-температуру кипіння в оди.

Крім стоградусної шкали в США користуються шкалою Ф аренгейта °F Температура танення льоду відповідає 320F,а кипінняводи-212 0F.

 (1.4)

Основні термодинамічні параметри стану р, ν, Т взаємозв'язані F(р,ν,Т) = 0.

Якщо зовнішні умови, в яких знаходиться термодинамічна система змінюється,то буде змінюватисяі стан системи.

Послідовність змін стану системи складає термодинамічиий процес. Всякий процес зміни стану системи представляє собою відхилення від стану рівноваги.

Порушення рівнов аги спричиняє виникнення в середині с истеми процесів, які протидіють відхиленню від стану рівновага.

Процес, який протікає настільки повільно, що в системі в кожен момент часу встигає встановитись практично врівноважений стан, представляє собою кв азі статичний процес. Якщо в процесі виконання роботи система послідовно проходить через врівноважені стани, то такий гроцес називається врівноважені м

Якщо нескінченно мале розширення системи проходить в зовнішньому середовищі, яке знаходить ся під одним і тимже тиском р, то збльшення об'єму системи супроводжується виконанням роботи

Оборотним називається процес, який може проходитияк в прямому такі в зворотному напрямі так, що при зворотному напрямі система проходить всі ті ж врівноважені стани, що і при прямому. Вході прямого і зворотного процесу як в навколишній системі так і в самому тіш не виникає ніяких залишкових змін. Процеси, які не задовільняють цій умові називають необоротними.

Оборотний процес, зокрема, характеризується тим, що виконаної в ході цього процесу роботи достатньо для того, щоб повернути систему при тих же самих зовнішніх умовах в попередній стан. Мірою необоротності процесу може послужити величина додаткової зовнішньої дії, яка необхідна для того, щоб повернути робочетіло в попередній стан.

Оборотним процесом може бути тільки процес врівноважений.

Теплота і робота представляють дві форми передачі енергії від одного тіла або системи до іншого.

Перетворення теплоти в роботу здійснюється за допомогою робочого тіла.

2. Ідеальні гази. Основне рівняння кінетичної теорії газів

Ідеальними називаються гази, в яких сили міжмолекулярної взаємодії малі і їх можна грирівняги до нуля, об'єм, який займає молекула малий, порівняно з міжмолекулярним пр оміжком.

Похожие работы

Підвищення ролі загальнотехнічної підготовки в спільній системі професійно-технічної освіти

Скачать

48479

0

0

... мислення, сприяє формуванню творчого відношення до праці, вчить бережливому відношенню до матеріалів, енергії, техніки, сировини, готових продуктів праці. Загальнотехнічна підготовка є ланкою між політехнічною освітою та спеціальною частиною професійно-технічної навчання і покликана озброїти тих, що навчаються системою знань загальних основ техніки, технології та організації виробництва і праці ...

Ідеальні цикли поршневих двигунів внутрішнього згоряння

Скачать

10740

0

1

... д. цих циклів менший від термічного к. к. д. циклу Карно. Відомо, що під час досліджень термодинамічних процесів умови, за яких вони відбуваються, беруть ідеальними. Розглянемо ідеальні термодинамічні цикли двигуна внутрішнього згоряння. Припустимо, що: 1) кількість і склад робочого тіла в циклі не змінюються; 2) процеси згоряння палива і вихлоп газу замінено підведенням та відведенням теплоти ...

Загальнотехнічні предмети в контексті підготовки спеціаліста у ВНЗ

Скачать

25886

1

0

... вивчення. Для зменшення числа програм у розумних межах і упорядкування їхнього змісту доцільно групувати професії, підготовлювані в середніх профтехучилищах, на основі спільності предметів. Аналітичний розгляд вимог виробництва до загальнотехнічної підготовки молодих робітників — перший крок по шляху кваліфікації професій у залежності від сполуки загальнотехнічних предметів і їхнього основного ...

Продуктивність праці та шляхи її підвищення у мартенівському цеху комбінату "Запоріжсталь"

Скачать

52461

4

4

... факторів, як технічний рівень виробництва й рівень організації праці. Як показує проведений аналіз, підвищення продуктивності праці в ЦГПТЛ протягом І півріччя відбувалося під впливом як екстенсивних, так і інтенсивних факторів. 3.2.2 Продуктивність праці в мартенівському цеху комбінату «Запоріжсталь» Головним показником, що характеризує роботу мартенівської печі, є її продуктивність. Під ...