Тема 9: «Характеристические функции и термодинамические потенциалы. Равновесие систем» 71

9.1. Характеристические функции 71

Откуда 72

9.2. Физический смысл изохорно-изотермического и изобарно-изотермического потенциалов 72

Рисунок 26. 72

Для обратимых изотермических процессов 73

Или при постоянной температуре 73

Или после интегрирования получаем 74

Пусть система переходит из первого во второе состояние, тогда 74

В изохорном процессе , поэтому 75

Подставляя в уравнение это выражение, получим 75

Или, применяя уравнение или , находим 75

Выражение в скобках есть изобарно-изотермический потенциал, поэтому 75

Из уравнения 75

Но в изобарном процессе 76

9.3. Термодинамическое учение о равновесии 77

9.4. Общие условия равновесия термодинамической системы 79

Контрольные вопросы 81

Задача 82

Решение: 82

Тема 10: «Водяной пар» 83

10.1. Основные понятия и определения 83

10.2. рυ–диаграмма водяного пара 84

Рисунок 27. 85

10.3. TS–диаграмма водяного пара 86

Рисунок 28. 86

10.4. is–диаграмма водяного пара 87

Рисунок 29. 87

Контрольные вопросы 88

Задача 89

Решение: 89

Удельный объем пара 89

Масса пара 89

Энтальпия пара 89

Тема 11. Истечение газов и паров 89

11.1. Первый закон термодинамики в применении к потоку движущегося газа 89

11.2. Работа проталкивания 90

Рисунок 30. 90

Величина это энтальпия, следовательно 91

11.3. Располагаемая работа 91

Рисунок 31. 92

При адиабатном расширении идеального газа 92

Из уравнения следует, что 93

11.4. Адиабатный процесс истечения 93

Откуда 93

11.5. Истечение из суживающегося сопла 94

С учетом вышесказанного массовый расход идеального газа 94

Рисунок 32. 95

11.6. Истечение идеального газа из комбинированного сопла Лаваля 95

Рисунок 33. 95

Контрольные вопросы 96

Задача 97

Решение: 97

Определим критическое отношение давлений по данным задачи 97

Диаметр критического сечения 98

98

Длину расширяющейся части сопла l₂ определим по уравнению 98

Угол конусности насадки принимаем равным 10º, tg10º=0.17633 98

Длина сопла газовой турбины 98

Тема 1: Основные понятия и определения

Термодинамика – наука, изучающая превращения различных видов энергии друг в друга.

Термодинамика в настоящее время делится на три части:

1. Общая термодинамика (физическая) – изучает процессы превращения энергии в твердых, жидких и газообразных телах, излучение различных тел, магнитные и электрические явления, устанавливает математическую зависимость между термодинамическими величинами.

2. Химическая термодинамика – изучает на основе законов общей термодинамики химические, тепловые, физико-химические процессы, равновесие и влияние на равновесие внешних факторов.

3. Техническая термодинамика – изучает закономерности превращения теплоты в работу.

1.1. Основные термодинамические параметры состояния

В тепловых и паровых двигателях преобразование теплоты в работу осуществляется посредством так называемого рабочего тела. В тепловых двигателях – газ, в паровых – пар.

Физическое состояние такого рабочего тела определяется некоторыми характерными величинами, которые называются параметрами состояния.

К параметрам состояния относят:

1. удельный объем,

2. абсолютное давление,

3. абсолютная температура,