1. Что изучает техническая термодинамика?

1. Что изучает техническая термодинамика?

Термодинамика (от греч. Therme — тепло + Dynamis — сила) — раздел физики, изучающий соотношения и превращения теплоты и других форм энергии. В отдельные дисциплины выделились химическая термодинамика, изучающая физико-химические превращения, связанные с выделением или поглощением тепла, а также теплотехника.
В термодинамике имеют дело не с отдельными молекулами, а с макроскопическими телами, состоящими из огромного числа частиц. Эти тела называются термодинамическими системами. В термодинамике тепловые явления описываются макроскопическими величинами — давление, температура, объём, …, которые не применимы к отдельным молекулам и атомам.

Изучает превращение теплоты в другие формы энергии и наоборот

2. Термодинамическая система. Ее виды.

Термодинамические системы могут быть равновесными и неравновесными

Типы термодинамических систем:
1) закрытая – нет обмена веществом с внешней средой;
2) адиабатическая – нет обмена теплотой;
3) изолированная – невозможен обмен ни веществом, ни энергией.
4) гетерогенная – внутри системы существует поверхность раздела, где происходят резкие скачкообразные изменения свойств (вода – лед);
5) гомогенная – нет поверхности раздела внутри системы, свойства системы изменяются непрерывно;
6) однородная – гомогенная система в состоянии равновесия.

3. Термодинамические параметры состояния системы (давление, температура, удельный объем).

Параметр – это один из совокупности независимых физических величин, определяющих тепловое состояние системы (тела). Например, если системой является водяной пар, то для определения состояния этой системы используются параметры состояния: давление, объем, масса, температура и другие. Параметры состояния всегда относятся к термодинамическим системам, которые находятся в термодинамическом равновесии. Термодинамическое равновесное состояние – это состояние термодинамической системы, характеризующееся при постоянных внешних условиях неизменностью параметров во времени и отсутствия в системе потоков.

Давление – сила, действующая нормально к площади. p = F/f где F – сила, действующая нормально к площади; f – площадь. (СИ) имеет размерность p = 1Н/1м² = 1 Па. Паскаль равен давлению, вызываемому силой 1н по нормали к поверхности в 1 м².

Температура – одна из основных величин в технической термодинамике. Принцип измерения температуры основан на очевидном законе логики. Если два тела в отдельности находятся в тепловом равновесии с третьим телом, то все три тела находятся в тепловом равновесии, а значит имеют одинаковую температуру. Следовательно, по показанию термометра можно сравнить температуру разных тел. Т, К = t˚C + 273,15.

Удельный объем, как температура и давление, являются термодинамическим параметром. Удельный объем (v) – величина, равная отношению объем V однородного тела к его массе:

v = V/m = 1/ρ в системе СИ (м³/кг)

4. Равновесное состояние, равновесный процесс.

Равнове́сный тепловой процесс — тепловой процесс, в котором система проходит непрерывный ряд бесконечно близких равновесных термодинамических состояний.

Равновесный тепловой процесс называется обратимым, если его можно провести обратно и в телах, окружающих систему, не останется никаких изменений.

Реальные процессы изменения состояния системы всегда происходят с конечной скоростью, поэтому не могут быть равновесными. Реальный процесс изменения состояния системы будет тем ближе к равновесному, чем медленнее он совершается, поэтому равновесные процессы называют квазистатическими.

5. Уравнение состояния идеального газа.

Уравнение состояния идеального газа (иногда уравнение Клапейрона или уравнение Менделеева —Клапейрона) — формула, устанавливающая зависимость между давлением, молярным объёмом иабсолютной температурой идеального газа. Уравнение имеет вид:

, где

· — давление,

· — молярный объём,

· — универсальная газовая постоянная

· — абсолютная температура, К.

6. Внутренняя энергия.

Внутренняя энергия — принятое вфизике сплошных сред, термодинамике и статистической физике название для той части полной энергии термодинамической системы, которая не зависит от выбора системы отсчета и которая в рамках рассматриваемой проблемы может изменяться. То есть для равновесных процессов в системе отсчета, относительно которой центр масс рассматриваемого макроскопического объекта покоится, изменения полной и внутренней энергии всегда совпадают. Перечень составных частей полной энергии, входящих во внутреннюю энергию, непостоянен и зависит от решаемой задачи. Иначе говоря, внутренняя энергия — это не специфический вид энергии, а совокупность тех изменяемых составных частей полной энергии системы, которые следует учитывать в конкретной ситуации.

7. Работа, теплота.

Изменение состояния термодинамической системы при ее взаимодействии с внешней средой можно осуществить путем теплообмена или совершением работы.

Процесс передачи энергии системе от внешних тел, называют работой.

Процесс обмена внутренними энергиями соприкасающихся тел, без совершения работы, называют теплообменом.

Количество переданной энергии системе внешними телами путем теплообмена, называют теплотой (количеством теплоты) Теплота - это не заключенная в теле энергия, а то количество энергии, которое передается от горячего тела холодному.

8. Теплоемкость.

Теплоёмкость тела обычно обозначается латинской буквой C — физическая величина, определяемая отношением бесконечно малого количества теплоты δ Q, полученного телом, к соответствующему приращению его температуры δ T

Единица измерения теплоёмкости в Международной системе единиц (СИ) — Дж/К.

9. Изохорный процесс.

Изохорный процесс, происходящий при постоянном объёме системы (V=const)

10. Изобарный процесс.

Изобарный процесс, происходящий при постоянном давлении в системе (P=const)

11. Изотермический процесс.

Изотермический процесс, при котором температура системы не изменяется (T=const)

12. Адиабатный процесс.

Адиабатический процесс, проходящий без теплообмена, поэтому при неизменной энтропии в системе (S=const)

13. Общая схема теплового двигателя.

14. Цикл Карно.

В термодинамике цикл Карно или процесс Карно — это обратимый круговой процесс, состоящий из двух адиабатических и двух изотермических процессов. В процессе Карно термодинамическая система выполняет механическую работу и обменивается теплотойс двумя тепловыми резервуарами, имеющими постоянные, но различающиеся температуры. Резервуар с более высокой температурой называется нагревателем, а с более низкой температурой — холодильником

Дата добавления: 2015-11-04