TT / Лекции Термодинамика

Термодинамика 1

Теплотехника

Теплотехника – отрасль науки и техники, охватывающая методы и принципы получения, преобразования, распределения, транспортирования, использования тепла с помощью тепловых машин, аппаратов и устройств (паровых, водогрейных котлов, теплообменников, паровых машин, паровых и газовых турбин, двигателей внутреннего сгорания, реактивных двигателей и т.п.).

Термодинамика 2

Разделы курса

•Термодинамика

•Теория теплообмена

•Тепловое оборудование предприятий общественного питания

Термодинамика 3

Термодинамика

Термодинамика – наука, изучающая законы превращения энергии и особенности процессов этих превращений.

Техническая термодинамика – раздел термодинамики, в котором изучаются теоретические основы взаимных превращений теплоты и работы в тепловых машинах.

Термодинамика 4

Способы передачи энергии

В технической термодинамике рассматриваются два способа передачи энергии:

1.Посредством работы

2.Посредством теплоты.

Эти два способа не являются равноценными.

Работа может пойти на увеличение любого вида энергии.

Теплота непосредственно (без дополнительного преобразования) может пойти только на увеличение внутренней энергии.

Термодинамика 5

Внутренняя энергия

Внутренняя энергия U – это энергия,

заключенная в системе.

Внутренняя энергия системы есть сумма всех видов взаимодействия частиц, составляющих систему. Она состоит из кинетической энергии поступательного, вращательного и колебательного движений молекул, потенциальной энергии взаимодействия молекул, энергии внутриатомных и внутриядерных движений частиц, из которых состоят атомы и др.

Термодинамика 6

Работа системы

Работа системы L – это работа сил системы над внешними телами в процессе изменений размеров системы.

(Газа над поршнем или оболочкой шара, жидкости над разрываемой трубой и т.п.)

Работа всегда связана с макроскопическими изменениями системы – ее перемещением, расширением или сжатием, деформациями

Термодинамика 7

Работа и теплота

Работа L и теплота Q имеют размерность энергии, в системе СИ – это Джоуль:

Дж = Н·м = кг·м2/с2 Но они не являются видами энергии.

Определенному состоянию системы не соответствует какое-либо значение работы или теплоты.

Это два различных способа передачи энергии.

Термодинамика 8

Теплота. Правило знаков

В технической термодинамике принято: 9теплота Q положительна (имеет знак «+»), если она подводится к системе,

9теплота Q отрицательна (имеет знак «–»), если она отводится от системы.

+ Q

– Q

Термодинамика 9

Работа. Правило знаков

Для работы наоборот:

9работа L положительна (имеет знак «+»), если она отводится от системы (совершается системой),

9работа L отрицательна (имеет знак «–»), если она подводится к системе (совершается над системой, затрачивается на изменение ее состояния).

– L

+ L

Термодинамика 10

Машины

Тепловая машина – устройство, в котором происходит преобразование теплоты в работу или работы в теплоту.

Тепловой двигатель – тепловая машина, в

которой теплота преобразуется в работу. Служит, чтобы приводить в движение объект за счет тепловой (внутренней) энергии.

Холодильная машина – устройство для передачи теплоты от более холодных тел к более нагретым.

Термодинамика 11

Рабочие тела

Рабочие тела – тела, посредством которых производится взаимное превращение теплоты и механической работы (например, газообразные продукты сгорания в тепловых двигателях).

Они являются одним из основных предметов рассмотрения термодинамики.

Термодинамика 12

Равновесное и стационарное состояние

Равновесное состояние системы – состояние системы, при котором имеет место постоянство параметров во времени, не зависящее от внешних воздействий.

Стационарное состояние – состояние системы,

при котором имеет место постоянство параметров во времени, обусловленное внешними воздействиями.

Термодинамика 13

Термодинамический процесс

Термодинамический процесс – изменение состояния системы, возникающее под влиянием внешних воздействий.

Термодинамика 14

Равновесные и неравновесные ТД процессы

Термодинамические процессы могут быть равновесные и неравновесные Равновесные – процессы, в которых все

промежуточные состояния системы являются равновесными.

Неравновесные – при протекании которых система не находится в равновесии

Термодинамика 15

Обратимые и необратимые ТД процессы

Термодинамические процессы могут быть обратимые и необратимые.

Обратимые – направление течения процесса может быть изменено на обратное. Необратимые – направление течения процесса не может быть изменено на обратное

Термодинамика 16

Термодинамические параметры

В каждый момент времени система характеризуется рядом величин, которые могут меняться с изменением самой системы в результате взаимодействия ее с окружающей средой. Эти величины называются

термодинамическими параметрами.

Термодинамические параметры делят на термические и калорические.

Термодинамика 17

Основные термические параметры

¾ температура	T [К] или t [°С];
¾ давление	p [Па = Н/м2];
¾ объем	V [м3];
¾ удельный объем	v [м3/кг]	v =1 ρ
или плотность	ρ [кг/м3].

Термодинамика 18

Давление

Если pa > pб : pa = pб + pи

Если pa < pб : pa = pб − pв

pa – абсолютное давление;

pб – барометрическое давление (измеряется); pи – избыточное (гидростатическое) давление; pв – вакуумметрическое давление.

pи = pв = ρ ·g·|h|

Термодинамика	19
Температура

Температура – мера нагретости тела.

Единицы измерения и обозначения температуры:

•	Градусы Цельсия:	°С	(обозначение t)
•	Градусы Кельвина:	K	(обозначение T)

Связь температуры в различных единицах:

T =t +273,15

Связь изменения температур:

T = t

Термодинамика 20

Калорические параметры

¾c – теплоемкость,

¾r – удельная теплота парообразования,

¾и др.