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: