МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ХЕРСОНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Кафедра Обладнання хімічних виробництв і підприємств будівельних матеріалів

Рег. №________________

КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ

з дисципліни	Теоретичні основи теплотехніки
для студентів	2 курсу
напрям підготовки	6.050503 – машинобудування
за професійним спрямуванням	Обладнання хімічних виробництв і підприємств будівельних матеріалів; Обладнання переробних та харчових виробництв; Обладнання легкої промисловості та побутового обслуговування
напрям підготовки	6.050502 – інженерна механіка
за професійним спрямуванням	Технологія машинобудування;
галузь знань	0505 - Машинобудування та матеріалообробка
факультету	машинобудування

Херсон – 2007 р.

Конспект лекцій з дисципліни «Теоретичні основи теплотехніки»

Укладачі: к.т.н., доцент Ардашев В.О., д.т.н., професор Луняка К.В., к.т.н., ст.викладач Клюєв О.І., кількість сторінок – 61.

Затверджено

на засіданні кафедри ОХВіПБМ

протокол №__від “__”____2007 р.

Завідувач кафедри

професор К.В.Луняка

Відповідальний за випуск д.т.н., професор Луняка К.В.

І. Технічна термодинаміка

1. Основні поняття й визначення технічної термодинаміки

1.1. Технічна термодинаміка та її методи

Термодинаміка – це наука про закономірності перетворення енергії. Вона підрозділяється на загальну (фізичну), технічну і хімічну. Технічна термодинаміка вивчає закономірності перетворення теплоти в роботу і навпаки. В основі дисципліни лежать закони:

Перший закон термодинаміки визначає кількісну сторону;

Другий закон термодинаміки закон визначає якісну сторону перетворення енергії.

При вивченні процесів використовується два методи:

1 – статичний, який вимагає уявлення про мікроскопічну будову речовини;

2 – феноменологічний, який вивчає явища в цілому.

1.2. Теплота і робота. Термодинамічна система. Робоче тіло

Тіла, які беруть участь у русі, обмінюються енергією. При цьому передача енергії відбувається у вигляді двох форм:

1. Якщо тіла переміщаються у просторі, то така форма передачі енергії називається роботою. Повна робота позначається L і має розмірність Дж, МДж, кДж, питома робота , розмірність Дж/кг, і т.д.

2. Передача енергії між тілами з різною температурою здійснюється за допомогою елементарних частинок, що хаотично переміщаються. Така форма передачі називається теплотою. Повна теплота позначається буквою Q і має розмірність Дж, кДж, МДж, питома енергія , розмірність Дж/кг, і т.д.

Сукупність матеріальних тіл, що знаходяться між собою і навколишнім середовищем (НС) в механічній і тепловій взаємодії, називається термодинамічною системою (ТС).

Розрізняють такі види систем:

1. Закрита – немає обміну речовиною з НС;

2. Відкрита – є обмін речовиною з НС;

3. Адіабатна – немає обміну теплотою з НС;

4. Ізольована – немає обміну ні речовиною, ні енергією з НС.

Термодинамічна система від навколишнього середовища відокремлюється контрольною поверхнею.

Макросистема визначається тиском, об'ємом і температурою. Мікроскопічна система визначається швидкістю руху молекул та їхнім положенням у просторі. Сукупність мікростанів, що характеризують макростан, називається термодинамічною вірогідністю. Речовина, за рахунок зміни стану якої одержують роботу, називають робочим тілом.

1.3. Параметри стану. Рівняння стану

Фізичні величини, що визначають стан речовини або системи, називаються параметрами стану. Параметри, які залежать від маси, називаються екстенсивними, які не залежні від маси – інтенсивними. З іншого боку, параметри підрозділяються на термічні і калоричні:

Термічні	Калоричні
1. Абсолютний тиск – відношення сили до одиниці площі. Ра – абсолютний тиск; Рб – барометричний (атмосферний) тиск; Рнадл=Рм – надлишковий або манометричний тиск; Рв – вакуум (розрядження).	1.Внутрішня енергія – U, кДж, Дж,… Питома внутрішня енергія , Дж/кг. Для ідеального газу u=f(t), а для реальних u=f(Р,V,t).
2. Абсолютна температура – міра інтенсивності теплового руху молекул. Т(К)=t0C +273,15	2. Ентальпія I=U+PV, Дж, кДж,… Питома ентальпія, і=u+pv=І/т, Дж/кг. Для ідеального газу i=f(t), а для реальних i=f(Р,V,t).
3. Об'єм – V,м3. Питомий об'єм	3. Ентропія – параметр стану, для якого Позначення: S, ; Питома ентропія , Ентропія – функція параметрів стану s=f(Р,V,t).
4. Густина

Якщо параметри стану системи постійні в часі й однакові в усіх точках, то такий стан системи називається рівноважним

Найпростішим рівнянням стану ідеального газу є рівняння Менделєєва – Клапейрона:

1. Для газу масою m: PV=mRT.

2. Для 1 кг газу PV=RT, де - газова стала,  - молярна маса газу.

3. Для одного кіломолю PV_μ=μRT, V_μ - об'єм кіломолю речовини, .

Нормальні фізичні умови:

Р=760 мм.рт.ст.=101325 Па,

Т=273 К,

t=00C

Нормальні технічні умови

Р=735,6 мм.рт.ст.=98000 Па,

Т=288 К,

t=150C