Лекция 1. Основные понятия. Совокупность макроскопических тел, которые обмениваются энергией друг с другом и с окружающей средой, называются термодинамической системой ТС

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: