Основные понятия и исходные положения технической термодинамики

Программа

Предмет технической термодинамики. Рабочее тело. Термодинамическая система и ее виды. Термодинамическое состояние. Параметры состояния. Термодинамические процессы. Теплота и работа как способы передачи энергии. Круговой термодинамический процесс.

Основные (p, v, T) и калорические (u, i, s) параметры состояния, их единицы измерения. Идеальный газ. Уравнение состояния идеального газа.

Методические указания. Материал этой темы даёт необходимый комплекс понятий и определений, на базе которых излагаются последующие темы. Поэтому студент должен четко усвоить все указанные понятия и определения. В учебниках достаточно полноценно изложен материал, однако студент должен учиться находить именно главную суть того или иного понятия или определения.Так, например: а) Техническая термодинамика - наука о взаимномпревращении теплоты и работы. б)Теплота и работа - два различных способа передачи энергии, то есть каждому виду энергии (например, тепловой и механической) присуща своя форма (способ) передачи. в) Рабочее тело служит для взаимного преобразования теплоты и работы, потому, что обладает таким свойством, как способность значительно изменять свой объем. Этим свойством обладают газы и пары. Они используются для преобразования механической энергии в тепловую или, наоборот, тепловой - в механическую. г) Физическое состояние рабочего тела в термодинамике определяется тремя основными параметрами: абсолютным давлением p, удельным объемом v и абсолютной температурой T.

После изучения данной темы студент должен твердо знать уравнение состояния Менделеева - Клапейрона для 1 кг, 1 кмоля и любого количества идеального газа (m кг), потому, что на этом уравнении основывается в дальнейшем решения многих практических и теоретических задач.

Уравнение состояния для 1 кг идеального газа:

или р = ρRT.                              (1.1)

Уравнение состояния для 1 кмоля идеального газа:

или .                       (1.2)

Уравнение состояния для любого количества идеального газа:

или .                             (1.3)

где R – удельная газовая постоянная, Дж/(кг×К); V_μ – объем 1 кмоля газа, м³/кмоль; μ – масса 1 кмоля, кг/кмоль; V –объем газа, м³; m – масса газа, кг.

При этом необходимо знать принципиальную отличие удельной газовой постоянной от универсальной газовой постоянной и их взаимосвязь.

Газовые смеси

Программа

Понятие газовых смесей. Основные определения. Основные законы смесей идеальных газов. Способы задания состава газовой смеси. Соотношение между массовыми и объемными долями. Средняя молекулярная масса газовой смеси, способы ее вычисления. Уравнения состояния для газовой смеси и отдельных компонентов. Удельная газовая постоянная смеси.

Методические указания. Основной смысл этой темы базируется на понятии части и целого. Отсюда следует сущность законов газовых смесей (свойство смеси - есть сумма соответствующих свойств компонентов, образующих смесь: А_см = åА_i) и понятие долей (a_i = A_i /A_см). Вычисление удельных величин ( m_см, R_см, v_см , r_см и т.п.) осуществляется через соответствующие величины компонентов и их долей (массовых, объемных, мольных). Например, m_см=år_i ´ m _I [ кг/кмоль ], R_см=åg_i ´ R_i [ Дж/(кг×К) ], v_см=åg_i ´ v_i [ м³/кг ], r _см = år_i´r _i [ кг/м³ ].