- •Функции состояния и функции процесса. Понятие теплоты и работы. Понятия равновесного и неравновесного процесса.
- •Первый закон термодинамики. Принцип эквивалентности теплоты и работы. Опыт Джоуля.
- •Формулировки и аналитические выражения I закона термодинамики. Энергия и работа, их виды.
- •Формулировки и аналитические выражения I закона термодинамики. Понятия внутренней энергии и энтальпии, их свойства.
- •Уравнение I закона термодинамики для неравновесных процессов.
- •Уравнение I закона термодинамики для потока вещества (вывод, основные допущения, понятие входящих в уравнение величин).
- •Понятие идеального газа. Уравнение состояния идеального газа. Газовые постоянные. Термические коэффициенты идеального газа.
- •Понятие теплоемкости. Виды теплоемкости. Изохорная и изобарная теплоемкость, их связь.
- •Расчет адиабатного процесса с учетом зависимости теплоемкости от температуры. Функции и .
- •Политропный процесс. Соотношение между термическими параметрами в политропном процессе. Расчет работы расширения и теплоты в политропном процессе.
- •Основные характеристики смеси идеальных газов. Свойства смеси. Закон Дальтона. Закон Амага.
- •Понятие об обратимых и необратимых процессах. Примеры необратимых процессов. Причины необратимых процессов. Формулировки II закона термодинамики.
- •Круговые процессы или циклы. Прямой обратимый цикл Карно. Обратный обратимый цикл Карно. Характеристики эффективности циклов.
- •Цикл Карно. Кпд цикла Карно. Теорема Карно.
- •Понятие энтропии. Интеграл Клаузиуса. Свойства энтропии.
- •Вывод формулы для расчета изменения энтропии смеси газов.
- •-Диаграмма. Взаимное расположение изобары и изохоры в -диаграмме. Взаимное расположение в -диаграмме изобар различных давлений и изохор различных объемов.
- •Понятие среднеинтегральной температуры подвода (отвода) теплоты. Следствие теоремы Карно (вторая теорема Карно).
- •Изменение энтропии в необратимых процессах. Понятие энтропии изолированной системы.
- •Статистический характер II закона термодинамики. Термодинамическая вероятность. Взаимосвязь энтропии и термодинамической вероятности. Ограниченный характер II закона термодинамики.
- •Понятие эксергии. Эксергия неподвижной системы (графическое представление и вывод формулы).
- •Понятие эксергии. Эксергия потока вещества (графическое представление и вывод формулы).
- •Понятие эксергии. Эксергия источника теплоты с постоянной и переменной температурой. Эксергетическая функция.
- •Потери эксергии в необратимых процессах. Формула Гюи-Стодола. Эксергетический коэффициент полезного действия. Примеры вычисления эксергетического кпд.
- •Характеристические функции (определение, соответствующие им независимые переменные). Частные производные характеристических функций разных порядков.
- •Отличия свойств реальных газов от идеальных. Тройная точка, критическая точка. Фазовая -диаграмма для нормальных и аномальных веществ.
- •Условия фазового равновесия (вывод). Правило фаз Гиббса (примеры применения).
- •Вывод и физический смысл уравнения Клапейрона-Клаузиуса.
- •Основные термодинамические процессы с реальными газами: изотермический, изобарный, изохорный процесс. Определение теплоты и работы в процессах. Построение процессов в диаграммах .
- •Обратимый и необратимый адиабатный процесс реального газа. Расчет работы расширения и технической работы.
- •Адиабатное дросселирование. Представление процесса дросселирования водяного пара в -диаграмме. Коэффициент Джоуля-Томпсона.
- •Дифференциальное и интегральное уравнения адиабатного дроссель-эффекта. Кривая инверсии, ее уравнение и представление в -диаграммах.
- •Зависимость изобарной теплоемкости реального газа в однофазной области от температуры и давления.
- •Уравнение Ван-дер-Ваальса. Физический смысл поправок в его составе. Возможные решения уравнения. Устойчивые и неустойчивые состояния вещества.
- •Вириальное уравнение состояния. Вириальные коэффициенты, способы их определения.
- •Тепловая теорема Нернста. Третий закон термодинамики.
- •Следствия III закона термодинамики.
-
Основные термодинамические процессы с реальными газами: изотермический, изобарный, изохорный процесс. Определение теплоты и работы в процессах. Построение процессов в диаграммах .
Изохорный процесс
,
,
,
.
Изобарный процесс
,
,
.
Изотермический процесс
,
,
,
.
-
Обратимый и необратимый адиабатный процесс реального газа. Расчет работы расширения и технической работы.
Адиабатный процесс
,
Обратимый адиабатный процесс
,
,
,
.
Необратимый адиабатный процесс
,
,
.
-
Адиабатное дросселирование. Представление процесса дросселирования водяного пара в -диаграмме. Коэффициент Джоуля-Томпсона.
Адиабатное дросселирование – процесс течения потока через местное сопротивление при отсутствии теплообмена и производства технической работы
,
,
,
,
.
Процесс дросселирования существенно необратимый () и неравновесный.
Для процесса адиабатного дросселирования известны начальное и конечное состояния вещества, а как изменяются его параметры в промежуточных точках не известно. Поэтому в диаграммах такие процессы условно изображают пунктирными линиями.
Коэффициент Джоуля-Томпсона (характеризует изменение температуры вещества при адиабатном дросселировании)
,
, – понижение температуры вещества,
, – повышение температуры,
, – температура не изменяется.
-
Дифференциальное и интегральное уравнения адиабатного дроссель-эффекта. Кривая инверсии, ее уравнение и представление в -диаграммах.
, – дифференциальный дроссель-эффект,
, – интегральный дроссель-эффект.
,
,
,
,
,
,
, – уравнение кривой инверсии.
Кривая инверсии не может пересекать линию насыщения, так как влажный пар при адиабатном дросселировании всегда охлаждается.
-
Термодинамические свойства реальных газов в однофазной области. Коэффициент сжимаемости. Приведенные параметры. Точки Бойля, линия Бойля, температура Бойля. Подобие термодинамических свойств веществ.
Термическое уравнение состояния реального газа
,
– коэффициент сжимаемости, сложная функция температуры и плотности (или давления).
Приведенные параметры:
, – приведенное давление,
, – приведенная температура,
, – приведенный удельный объем.
Точки Бойля – точки минимумов изотерм
.
Линия Бойля – геометрическое место точек минимумов изотерм.
Температура Бойля – температура, при которой линия Бойля переходит в точку .
Подобие термодинамических свойств веществ
Критерии подобия (приведенные параметры) характеризуют отличие заданного состояния вещества от физически одинакового для всех веществ критического состояния.
Правило соответственных состояний:
если , , то .
Это означает, что подобные вещества, в соответствии с этим правилом, подчиняются единому приведенному уравнению состояния.
-
Зависимость изобарной теплоемкости реального газа в однофазной области от температуры и давления.
В сверхкритической области на изобарах имеются максимумы, в которых значение теплоемкости тем больше, чем ближе давление к критическому, а в критической точке изобарная теплоемкость равна бесконечности.