- •Лекция 1 (тт) теплотехника
- •1. Основные понятия и определения
- •1.1. Введение
- •1.2. Термодинамическая система
- •1.3. Параметры состояния
- •1.4. Уравнение состояния и термодинамический процесс
- •2. Первый закон термодинамики
- •2.1. Теплота и работа
- •2.2. Внутренняя энергия
- •2.3. Первый закон термодинамики
- •2.4. Теплоемкость газа
- •2.5. Универсальное уравнение состояния идеального газа
- •2.6. Смесь идеальных газов
Лекция 1 (тт) теплотехника
1. Основные понятия и определения
1.1. Введение
Теплотехника - наука, которая изучает:
- методы получения, преобразования, передачи и использования теплоты;
- принципы действия и конструктивные особенности тепловых машин, аппаратов и устройств.
Различают энергетическое и технологическое использование теплоты.
При энергетическом использовании теплота преобразуется в механическую работу, с помощью которой в электрических машинах - генераторах - создается электрическая энергия. Теплоту при этом получают на котельных установках или непосредственно в двигателях внутреннего сгорания.
При технологическом использовании с помощью теплоты изменяют свойства тел (расплавление, затвердевание, изменение структуры и свойств).
Теоретическая основа теплотехники - термодинамика (ТД) - рассматривает закономерности взаимного превращения теплоты и работы. ТД устанавливает взаимосвязь между тепловыми, механическими и химическими процессами, которые совершаются в тепловых и холодильных машинах, изучает процессы, происходящие в газах и парах, а также свойства этих тел при различных физических условиях.
Термодинамика опирается на два основных закона (начала) термодинамики.
Техническая ТД, применяя основные законы к процессам превращения теплоты в механическую работу и обратно, дает возможность разрабатывать теорию тепловых двигателей и исследовать протекающие в них процессы.
Один из теоретических разделов теплотехники - технические основы теории теплообмена. В этом разделе исследуются законы превращения и свойства тепловой энергии и процессы распространения теплоты.
1.2. Термодинамическая система
Объект исследования ТД - термодинамическая система, которой могут быть группа тел, тело или часть тела. Находящееся вне системы называется её окружающей средой.
ТД система - это совокупность макроскопических тел, способных обмениваться энергией и веществом друг с другом и окружающей средой. Например, ТД система - это газ, находящийся в цилиндре с поршнем, а окружающая среда - цилиндр, поршень, воздух, стены помещения.
Закрытая система - ТД система, которая может обмениваться с окружающей средой энергией, но не веществом, в отличие от открытой системы, которая обменивается с другими телами и энергией и веществом.
Изолированная система - система, не взаимодействующая с окружающей средой(не обменивающаяся с окружающей средой ничем).
Адиабатная (теплоизолированная) система - система с адиабатной оболочкой, исключающей теплообмен с окружающей средой.
Однородная система - система, имеющая во всех своих частях одинаковый состав и физические свойства.
Гомогенная система - однородная по составу и физическому строению система, внутри которой нет поверхностей раздела (лед, вода, газы).
Гетерогенная система - система, состоящая из нескольких гомогенных частей (фаз) с различными физическими свойствами, отделенных одна от другой видимыми поверхностями раздела (лед и вода, вода и пар).
В тепловых машинах (двигателях) механическая работа совершается с помощью рабочих тел - газа, пара.