1. Основные понятия и определения

1. Предмет технической термодинамики и ее методы

Наука, изучающая энергию, ее свойства, законы превращения энергии и особенности процессов этих превращений, называется термодинамикой.

Направление этой науки, которое изучает процессы взаимного превращения теплоты и работы, называется технической термодинамикой.

Исторически термодинамика возникла как наука, изучающая переход теплоты в механическую работу, что диктовалось необходимостью дать теоретические основы работы тепловых двигателей.

Значение термодинамики среди других наук весьма велико, так как почти все явления природы в той или иной степени связаны с процессами преобразования энергии.

Термодинамика базируется на фундаментальных законах /началах/, которые являются обобщением наблюдений над процессами, протекающими в природе независимо от конкретных свойств тел. Этим объясняется универсальность закономерностей и соотношений между физическими величинами, получаемых при термодинамических исследованиях.

Первое начало термодинамики представляет собой закон сохранения энергии в применении к процессам взаимного превращения теплоты и работы. Второе начало термодинамики характеризует направление процессов обмена энергией, протекающих в физических системах. В качестве третьего начала термодинамики принимается принцип недостижимости абсолютного нуля.

В ходе развития термодинамики сформировались методы изучения процессов, при протекании которых так или иначе проявляются свойства энергии. Среди них главная роль отводится феноменологическому (термодинамическому) методу, который базируется на эмпирических данных, наблюдениях и устанавливает связи только между макроскопическими характеристиками процессов, оставляя в стороне молекулярно-кинетическое представление о строении вещества. Преимущество данного метода состоит в том, что справедливость полученных с его помощью соотношений и выводов не нарушается, если в ходе наук углубляются или даже изменяются представления о строении веществ. Неотъемлемая принадлежность феноменологического метода – различные допущения, абстракции, с помощью которых рассматриваемые явления или процессы упрощаются (идеализируются) так, что могут быть описаны уравнениями и зависимостями, вытекающими из основных законов термодинамики. При этом изучаемый объект как бы обосабливается и противопоставляется неизучаемым телам, выступающим в роли окружающей или внешней среды. Одновременно идеальный процесс представляет собой тот образец, к которому следует стремиться в действительных условиях. В технической термодинамике рассматриваются и реальные условия протекания основных термодинамических процессов. Такое рассмотрение является связующим звеном между теоретической частью - технической термодинамикой, и практической - тепловыми двигателями, поршневыми машинами, холодильными установками и др. Поэтому техническая термодинамика занимается и вопросами разработки теории тепловых двигателей и установок. На основе этой теории формируются методы прямого преобразования теплоты в электрическую энергию, проводится анализ эффективности термодинамических циклов, процессов теплообмена, изучаются термодинамические свойства различных веществ, закономерности теплового движения и др.