ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Первый закон термодинамики Основные понятия технической термодинамики из "Основы технической термодинамики " Фундаментальными понятиями технической термодинамики являются тепло и работа. Оба эти понятия неразрывно связаны с процессами передачи энергии от одних тел к другим. [c.8] Совокупность тел, участвующих в таких процессах, рассматриваемая в энергетическом взаимодействии с внешней средой, называется термодинамической системой. Часто в качестве таковой рассматривается просто однородное тело. [c.8] Энергия, запасом кото]зой обладает всякое тело, в общем случае состоит из внешней энергии, присущей всему телу в целом, и внутренней энергии, присущей самим молекулам, пз которых состоит это тело. [c.8] Внешняя энергия тела обусловлена его видимым движением и наличием силового поля земного тяготения,. Скоростью видимого движения определяется внешняя кинетическая энергия, а геометрической высотой центра тяжести тела пад заданным уровнем — внеишяя потенциальная энергия тела. [c.8] Внутренняя энергия тела обусловлена невилимьш движением составляющих его молекул и наличием сил взаимодействия между ними. Каждая из молекул сама ио себе обладает определенным запасом кинетической энергии, связанной с иостуиательным (или колебательным) и вращательным движением ее, а также запасом потенциальной энергии, связанной с действием сил молекулярного притяжения. Суммарный запас кинетической и потенциальной энергии всех молекул тела и образует его внутреннюю или тепловую энергию, обозначаемую в дальнейшем буквой U. [c.9] Следует заметить, что понятия внутренней энергии и тепловой энергии совпадают только при рассмотрении процессов, в которых не протекают ни химические, ни ядерные реакции. В общем случае внутренняя энергия представляет собой более широкое понятие, чем тепловая энергия, поскольку в него включаются еще химическая и атомная энергии тела. [c.9] Передача энергии от одного тела к другому может происходить двумя принципиально различными способами. [c.9] Первый из них обусловлен силовым воздействием одного тела на другое в процессе видимого движения (например, при перемещении поршня под давлением находящегося в цилиндре газа) и выражается в том, что первое тело совершает над вторым механическую работу. измеряемую произведением силы на путь. При этом величина работы равна убыли запаса энергии у тела, совершающего работу, и увеличению запаса энергии у тела, над которым совершается эта работа. [c.9] Таким образом, тепло, обозначаемое в дальнейшем буковой Q, характеризует энергию, передаваемую от одного тела к другому микрофизическим путем (т. е. в лроцессе изменения только внутренней молекулярной энергии тел). Иными словами, тепло есть микрофизичес-кая форма передачи энерпии от одного тела к другому [Л. 2]. [c.10] В общем случае обмен энергией между телами осуществляется сразу обоими способами, т. е. в одном и том же процессе имеют место одновременно и совершение работы и передача тепла. [c.10] Перед тем, как перейти к рассмотрению единиц измерения внутренней энергии, тепла и работы, заметим, что в практической теплотехнике до сих пор наряду с системой СИ широко используется система МКГСС и связанные с ней внесистемные единицы. Поэтому в настоящее время нужно уметь пользоваться обеими системами и полезно вспомнить их основные особенности. Принципиальная разница между ними состоит в том, что количество вещества в системе СИ выражается его массой, единицей измерения которой является килограмм (кг), а в системе МКГСС — его весом, единицей измерения которого является килограмм-сила (кгс). [c.10] Преобразование тепловой энергии тела в механическую с последующим использованием последней для совершения работы, либо прямая передача ее другому телу макр0физ1ическим путем (т. е. совершение работы непосредственно над этим другим телом) составляют сущность Процесса, который для краткости принято называть превращением тепла в работу. [c.11] Для осуществления такого процесса в тепловом двигателе рабочее тело, с помощью которого он совершается, должно обладать способностью легко и быстро расширяться или сжиматься. Этому требованию удовлетворяют газы и пары, поскольку вследствие хаотического движения слабо связанных между собой молекул они всегда занимают весь предоставленный им объем. Поэтому они и применяются в теплотехнике в качестве рабочих тел. [c.11] (газообразном), свойства их существенно различаются, поскольку газы очень далеки от начала конденсации, а пары легко превращаются в жидкость. У газов размеры молекул исчезающе малы по сравнению с расстоянием между ними и силы взаимного притяжения ничтожны. Поэтому для простоты, без существенной погрешности, их можно отнести к идеальным газам, у которых силы молекулярного притяжения вообще отсутствуют, а сами молекулы представляют собой материальные точки, объем которых равен нулю. [c.12] В противоположность этому такое упрощение применительно к парам дает больщую погрешность, поэтому в технической термодинамике они относятся к реальным, газам и их свойства изучаются с учетом как сил взаимного притяжения молекул, так и конечности их объема. Вытекающие из этих предпосылок закономерности получаются гораздо более сложными, чем для идеальных газов. [c.12] В дальнейшем для простоты рабочее тело часто именуется газом. Если речь идет не о специфических особенностях идеальных газов, то под этим термином подразумеваются газы реальные. [c.12] Вернуться к основной статье