Техническая термодинамика и теплотехника.
Лекция 1.
Рекомендуемая литература.
Главный учебник:
Мазур Л.С. Техническая термодинамика и теплотехника: Учебник. М.: ГЭОТАР-МЕД, 2003. 352 с.
Дополнительная:
Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика. Изд. 4-ое. М.: Энергоатомиздат, 1983. 416 с. Государственная премия СССР 1976 г.
Кудинов В.А., Карташов Э.М. Техническая термодинамика. Изд. 3-ое. М.: Высшая школа, 2003. 261 с.
В 2 и 3 полезное изложение отдельных вопросов.
Пригожин И., Кондепуди Д. Современная термодинамика. От тепловых двигателей до диссипативных структур. М.: Мир, 2009. 462 с.
Последний учебник принадлежит серии «Лучший зарубежный учебник». Пригожин И.Р. нобелевский лауреат. Доступное изложение термодинамических вопросов от истоков термодинамики до современных проблем. Термодинамические методы стали активно внедряться в биологию. Это дополнительный интерес к изучению термодинамики для вас.
Основы термодинамики.
Основные понятия. Термодинамика – теория макроскопических процессов, сопровождаемых превращениями энергии. Термодинамическая система представляет собой большое число (N 6ּ1023 – число Авогадро) взаимодействующих друг с другом и внешними полями частиц. Ряд термодинамических параметров, например энергия, давление имеют механическое происхождение; некоторые другие, например температура, энтропия, химический потенциал – специфические термодинамические параметры.
Объекты термодинамики (газ, пар, твердые вещества и т. п.), обменивающиеся энергией называют рабочими телами. Термодинамическая система – совокупность рабочих тел, обменивающихся энергией друг с другом и (или) с окружающей средой. Как правило предполагается, что за время функционирования термодинамической системы компоненты окружающей среды находятся в равновесии и не зависят от параметров рассматриваемой системы.
Термодинамика подразделяется на равновесную и неравновесную.
Нулевое начало термодинамики. Для каждой термодинамической системы существует состояние термодинамического равновесия, которого она, при фиксированных внешних условиях, с течением времени самопроизвольно достигает. Основные свойства термодинамического равновесия.
а). Состояние термодинамического равновесия – динамическое (подвижное) состояние в отличие от равновесного состояния в механике. При этом в системе отсутствуют макроскопические потоки любого вида.
б). Транзитивность. Если две системы A и B находятся в равновесии (записывается как A ~ B) и B ~ C , то A ~ C. Т.е. у всех систем в равновесии должны быть общими определенные параметры. Главной характеристикой состояния равновесия является температура – одинаковая для всех систем, находящихся в равновесии. Это свойство вытекает из транзитивности ТС в равновесии друг с другом.
Системы бывают 1) открытые, 2) изолированные, 3) закрытые, 4) адиабатические. 1) – обмениваются веществом с другими системами и окружающей средой. 2). Ничем не обмениваются с другими системами и окружающей средой. 3). Не обмениваются веществом с другими системами и окружающей средой. 4). Теплоизолированные системы. Не обмениваются теплотой с другими системами и окружающей средой.
Техническая термодинамика изучает закономерности превращения энергии в тепловых двигателях, холодильных машинах и других технических устройствах. Это относительно узкий круг вопросов, связанных с термомеханической системой (сжатие и расширение газа, фазовые переходы). Особое место в ТТ занимает раздел «Термодинамика потока», изучающий преобразование энергии в потоке сплошной среды. ТТ, как правило, опирается на методы равновесной термодинамики.