ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Основные понятия 1.2. Основные понятия и определения из "Техническая термодинамика и теплопередача " Важнейшими понятиями термодинамики являются внутренняя энергия и, работа L и теплота Q. Известно, что энергия вообще — это мера различных форм материального движения. Каждой форме движения соответствует определенный вид энергии. Энергию, соответствующую молекулярно-хаотическому движению, в термодинамике называют внутренней энергией состоит она из кинетической энергии движения молекул и потенциальной энергии сил межмолекулярного взаимодействия. В общем случае в состав внутренней энергии входит еще энергия, соответствующая внутримолекулярному, внутриатомному и внутриядерному взаимодействиям. Однако в технической термодинамике рассматриваются такие физические процессы, в которых эти составляющие внутренней энергии изменений не претерпевают и поэтому не учитываются. [c.8] В ряде случаев при термодинамическом анализе необходимо учитывать кинетическую энергию видимого движения тела ( кин = = ты) 1 2) и потенциальную энергию, обусловленную положением тела в поле внешних сил, например в поле земного притяжения ( пот = mgz). [c.8] Следовательно, полная энергия тела в общем случае состоит из внутренней энергии и, зависящей от внутреннего состояния тела, и внешней энергии внеш) связанной со скоростью движения и поло-лщнием тела относительно окружающей среды, т. е. [c.8] Вторая форма связана с наличием разности температур и обусловлена хаотическим движением множества микрочастиц, составляющих макротела. Обмен энергией в этом случае происходит путем либо непосредственного соприкосновения тел, имеющих разную температуру, либо излучение. Количество переданной энергии в форме хаотического движения микрочастиц называется количеством теплоты, теплотой процесса, или просто теплотой 0.. [c.9] Поскольку работа и теплота являются мерой передаваемой энергии, их количество выражается в тех же единицах, что и энергия, т. е. в джоулях. [c.9] Объектами изучения в термодинамике являются различные тер-модинамические системы, представляющие собой совокупность материальных тел, которые могут энергетически взаимодействовать между собой и окружающей средой и обмениваться с ней веществом. Отдельно взятое макротело также может рассматриваться как термодинамическая система. Все, что находится вне системы, называется окружающей средой. Поверхность, отделяющая термодинамическую систему от окружающей среды, называется контрольной. [c.9] Термодинамические системы бывают закрытые, если в них отсутствует обмен веществом через контрольную поверхность, и открытые, в которых обмен веществом с окружающей средой происходит через контрольную поверхность. Система, которая не обменивается энергией и веществом с окружаюнгей средой, называется изолированной. Если система не обменивается энергией в форме теплоты, то она называется адиабатной, или теплоизолированной. [c.9] В технической термодинамике рассматриваются главным образом системы (тела), с помощью которых происходит взаимное преобразование теплоты и работы (процессы в тепловых машинах), т. е. рабочие тела. В качестве рабочих тел, как правило, используют газы и пары, способные значительно изменять свой объем при изменении внешних условий. Принципиального различия между газом и паром нет газ можно рассматривать как пар ссогветствующсй жидкости, находящийся далеко от состояния сжижения (сильно г е-регретый пар), а пар — как реальный газ, близкий к состоянию сжижения. [c.9] Рабочее тело в тепловой машине получает или отдает теплоту (энергию), взаимодействуя с более нагретыми или более холодными внешними телами. Такие тела носят название источников теплоты. [c.10] которое отдает теплоту рабочему телу и не изменяет свою температуру, называется теплоотдатчиком, а тело, которое получает теплоту от рабочего тела и не изменяет свою температуру,— теплоприемником. [c.10] Термодинамическим состоянием системы (рабочего тела) называется совокупность физических свойств, присущих данной системе (рабочему телу). [c.10] Основными (независимыми) параметрами состояния являются те из них, с помощью которых можно вполне определенно описать состояние рабочего тела и выразить остальные параметры. К основным параметрам состояния, поддающимся непосредственному измерению простыми техническими средствами, относятся абсолютное давление Р, удельный объем V и абсолютная температура Т. Эти три параметра носят название термических параметров состояния. [c.10] К параметрам состояния, как будет показано дальше, относятся также внутренняя энергия (У, энтальпия Н и энтропия 5 , которые носят название калорических параметров состояния. [c.10] Равновесным термодинамическим состоянияем называется состояние рабочего тела, которое не изменяется во времени без внешнего энергетического воздействия. Параметры равновесного состояния по всей массе рабочего тела одинаковы и равны соответствующим параметрам внешней среды. В состоянии термодинамического равновесия исчезают всякие макроскопические изменения (диффузия, теплообмен, химические реакции), хотя тепловое (микроскопическое) движение молекул не прекращается . Термодинамика изучает главным образом свойства систем, находящихся в равновесном состоянии. Последовательное изменение состояния рабочего тела, происходящее в результате его энергетического взаимодействия о окружающей его средой, называется термодинамическим процессом. В термодинамическом процессе обязательно изменяется хотя бы один параметр состояния. [c.10] Следовательно,равновесный процесс может быть только бесконечно медленным. Всякий процесс, протекающий с конечной скоростью, вызывает появление конечных разностей плотности, температуры, давления и других параметров. [c.11] Равновесные состояния (А, А, А ) и равновесный процесс (А — В) можно изображать в виде диаграмм, на осях которых откладываются значения параметров равновесных состояний (рис. 1.1, а). Заметим, что исследовать с исчерпывающей полнотой можно только равновесные процессы. [c.11] Обратимым процессом называется такой термодинамический процесс, который протекает через одни и те же равновесные состояния в прямом (А — В) и обратном В — А) направлениях так, что в рабочем теле и в окружающей его среде (системе) не происходит никаких остаточных изменений. [c.11] Процессы, не удовлетворяющие этому условию, называются необратимыми. Любой процесс, сопровождаемый трением и завихрением, является необратимым, так как при этом часть работы превращается в теплоту, которая нагревает окружающую среду и в ней происходят остаточные изменения. Все процессы передачи теплоты от нагретых тел к холодным при конечной разности температур также являются необратимыми, поскольку известно, что обратный переход теплоты от холодных тел к горячим без затраты энергии извне (т. е. без остаточных изменений в окружающей среде) невозможен. [c.11] Однако изучение обратимых процессов играет большую роль, поскольку многие реальные процессы близки к ним. Кроме того, обратимые процессы приводят к максимальной эффективности преобразования энергии в тепловых машинах и служат мерой сравнения и оценки эффективности реальных необратимых процессов. [c.12] Вернуться к основной статье