Методы термодинамики Метод циклов

Термодинамическое исследование физических явлений основывается на использовании начал термодинамики. Само применение начал термодинамики для решения физических задач осуществляется двумя способами. В соответствии с этим различают два метода термодинамики метод циклов (круговых процессов) и метод термодинамических потенциалов (или метод характеристических функций). [c.99]

При изучении этих процессов метод круговых процессов (циклов), широко применяемый в технической термодинамике, должен быть дополнен или заменен методом термодинамических потенциалов. [c.8]

Термодинамика — наука, изучающая самые разнообразные явления природы, сопровождающиеся передачей или превращениями энергии в различных физических, химических, механических и других процессах. Термодинамика как наука сложилась в середине XIX в., когда в связи с широким развитием и использованием тепловых машин возникла острая необходимость в изучении закономерностей превращения теплоты в работу, создании теории тепловых машин, используемой для проектирования двигателей внутреннего сгорания, паровых турбин, холодильных установок и т. д. Поэтому основное содержание термодинамики прошлого столетия — изучение свойств газов и паров, исследование циклов тепловых машин с точки зрения повышения их к. п. д. В силу этого основным методом термодинамики XIX в. был метод круговых процессов. С этим этапом развития термодинамики связаны прежде всего имена ее основателей С. Карно, Б. Клапейрона, Р. Майера, Д. Джоуля, В. Томсона (Кельвина), Р. Клаузиуса, Г. И. Гесса и др. [c.4]

Метод термодинамики используют для анализа циклов тепловых двигателей. Некоторые результаты анализа циклов можно использовать при конструировании тепловых двигателей. Метод термодинамики используется для исследования работы тепловых [c.130]

Популярный в последние годы эксергетический метод, даже по мнению одного из главных его пропагандистов, не дает результатов, отличных от тех, которые получают из классических термодинамических методов... На первый взгляд этот метод проще классического, однако он связан с многочисленными упрощающими предпосылками, которые могут повлиять на окончательный результат [77]. Методы неравновесной термодинамики , т. е. термодинамики необратимых процессов, разработаны пока для процессов, незначительно отличающихся от равновесных, а потому мало пригодны для целей настоящей работы. Метод энергомеханической оценки циклов [78] освещает лишь одну сторону эффективности только тепловых ПЭ. Поэтому обобщенные критерии энергетической эффективности будут основываться на принципах классической термодинамики. [c.52]

Очевидно, что современный курс технической термодинамики должен отражать уровень техники сегодняшнего и даже завтрашнего дня. Поэтому трудно представить себе современный учебник термодинамики без изложения таких вопросов, как различные методы прямого преобразования тепла в электроэнергию, современные методы анализа эффективности циклов тепловых установок, вопросы термодинамики диссоциированного и ионизированного газа и некоторые другие. [c.4]

В развитии методов термодинамики важную роль играет цикл максимальной экономичности в системе, имеющей только два источника тепла различных постоянных температур. Впервые такой цикл и его свойства были рассмотрены в работах С. Карно, поэтому он был назван циклом Карно. [c.100]

Различно в учебниках излагается теория циклов тепловых машин. В некоторых учебниках циклы как двигателей внутреннего сгорания. так и паротурбинных установок даются в конце учебника,, после рассмотрения общей теории газов и паров. В других учебниках циклы двигателей внутреннего сгорания, в том числе реактивных двигателей и газотурбинных установок, даются в конце первой части учебника, после изложения термодинамики газов, как приложение этой части теории, а циклы паротурбинных установок рассматриваются после изложения общей теории пара и паровых процессов как прикладная часть этого раздела курса. Думается, что второй метод постановки теории циклов имеет перед первым методом некоторые преимущества. [c.291]

Заметим, что осуществляемые в тепловых двигателях циклы необратимы и в действительности даже незамкнуты, так как в них рабочее вещество, т. е. сгоревшая смесь газов, по окончании цикла выбрасывается наружу. Таким образом, реальные процессы в двигателях внутреннего сгорания не могут быть изучены методами термодинамики во всей их действительной сложности. Строгое и полное количественное исследование возможно только по отношению к обратимому процессу, а индивидуальные особенности реальных процессов, связанные с их необратимостью, должны быть отражены в форме поправок. [c.73]

Метод циклов заключается в том, что для установления определенной закономерности того или иного явления рассматривается подходящим образом подобранный обратимый цикл и к этому циклу применяются уравнения первого и второго начал термодинамики [c.99]

Во втором издании учебника в первой части более подробно рассмотрены вопросы трактовки первого и второго законов термодинамики, реальных газов значительно переработаны разделы химической термодинамики, дифференциальных уравнений термодинамики, паровых и парогазовых циклов включены разделы, посвященные эксергетическому методу исследования, термодинамике плазмы, термодинамике необратимых процессов. [c.3]

Классическая термодинамика является мощным средством исследования обратимых процессов. И метод циклов, и метод термодинамических потенциалов позволяют получить основные закономерности термодинамических процессов, не вскрывая их молекулярного механизма. [c.234]

Прямое использование цикла Карно для измерения температуры обычно приводит к большим экспериментальным погрешностям. Поэтому разработаны практические методы воспроизведения термодинамической температуры, в которых связь между измеряемой величиной и температурой выводят на основе законов термодинамики или статистической физики. К числу таких соотношений относятся уравнение состояния газа, закон Кюри для парамагнетиков, зависимость скорости звука в газе от температуры, зависимость напряжения тепловых шумов на электрическом сопротивлении от температуры, закон Стефана — Больцмана. Температурные шкалы, установленные с использованием указанных соотношений, зависят от свойств термометрического тела, что приводит к появлению таких характеристик шкалы, как воспроизводимость и точность. Кроме того, некоторые шкалы основаны на приближенно выполняющихся закономерностях возникает понятие инструментальной температуры (магнитной, цветовой и т. п.), отличной от термодинамической. [c.172]

Существует, однако, другой метод установления соотношения (2.13), более общий и непосредственно вытекающий из второго начала термодинамики (точнее из второй формулировки этого начала), не вызывающий необходимости обращения к циклу Карно. Очевидно, что цикл Карно в сфере развития понятий и приложений второго начала термодинамики имеет всего лишь частное значение и поэтому не вполне логично обосновывать с его помощью существование энтропии. Более убедительным является анализ цикла Карно на основе введенного независимо от него понятия энтропии. Как это можно сделать, ясно из нижеследующего. [c.84]

Простейшим методом термодинамического анализа эффективности преобразования энергии, основанным на первом законе термодинамики, является энергетический метод, суть которого состоит в следующем. Вначале анализируется обратимый теоретический цикл, а затем — необратимый (реальный) цикл с учетом основных источников необратимости. [c.140]

Анализ эффективности процессов в тепловых машинах и аппаратах методом к. п. д.,, основанным на первом законе термодинамики, практически важен, но обладает существенными недостатками в методе не учитывается, что теплота и работа качественно неравноценны и что теплота различного потенциала имеет разную ценность (работоспособность) кроме того, в методе к. п. д. учитываются только потерн, обусловленные внутренней необратимостью цикла, и не учитываются потери, связанные с конечной разностью темпе- [c.141]

В первой части книги налагаются основные законы термодинамики и их приложение к анализу термодинамических процессов и циклов тепловых двигателей и холодильных установок. Рассматриваются свойства пара и влажного воздуха, термодинамика потока п современные методы анализа циклов. [c.2]

Большое внимание в учебнике уделено циклам тепловых двигателей и холодильных установок, что необходимо для последующего изучения специальных курсов. Введение понятия средней термодинамической температуры подвода (отвода) теплоты позволило современными более наглядными методами и в полном соответствии с духом термодинамики (с ее вторым началом) выполнить анализ термодинамических циклов тепловых двигателей. [c.4]

Кроме того, поскольку электромеханические ПЭ (электродвигатели и электрогенераторы) имеют КПД порядка 95—98%, исследование ЭУ можно ограничить термодинамической частью их ПЭ, применяя для их оценки термодинамические характеристики. Последние могут основываться на методах классической, неравновесной и статистической термодинамики и др. Однако в подавляющем большинстве случаев анализ необратимых циклов можно проводить методом классической термодинамики, которая способна дать важные для практики прогнозы в начальной стадии проектирования, когда исследуется ожидаемый действительный цикл установки. При этом удается не только предопределить энергетическую эффективность, но и составить представление о ряде инженерных факторов, таких, как вес теплообменных аппаратов, качество материалов, габариты отдельных узлов, и даже, в некоторых случаях, оценить сложность их изготовления [76]. [c.52]

Первое строго научное рассмотрение термодинамики цикла, рабочим телом в котором служит воздух с учетом энергии движущегося потока, опубликовано в 1929 г. Б. С. Стечкиным в классической работе Теория воздушного реактивного двигателя . Этот метод анализа цикла находит в дальнейшем широкое применение в теории газовых турбин. [c.100]

Количественно (с точки зрения первого закона термодинамики) результаты анализа эффективности реальных необратимых циклов не зависят от того, каким из названных способов они выполняются. Однако, как будет видно из дальнейшего, методы, основанные на подсчете потери работоспособности, позволяют провести важный качественный анализ, во многих случаях выяснить основные источники необратимости в цикле. [c.301]

Анализ рабочих циклов теплосиловых установок составляет главнейшую задачу технической термодинамики. Соответственно этому рассмотрение общего термодинамического метода анализа циклов должно предшествовать изучению конкретных рабочих циклов теплосиловых установок. [c.235]

Значительные успехи отечественной теплотехники способствовали дальнейшему росту и развитию термодинамики. Особенно большой толчок к развитию получили теория реальных газов и в особенности водяного пара, общая теория циклов и термодинамические методы анализа их, теория истечения и т. д. [c.4]

В книге изложены основные законы термодинамики. Рассмотрены уравнения состояния идеальных и реальных газов. Особое место уделено изложению метода исследования термодинамических процессов, термодинамики газового потока и циклам двигателей внутреннего сгорания. [c.2]

ВИЯМ второго принципа термодинамики, описывающим необратимые процессы, ибо метод циклов лежит в основе вывода этих следствий. М. Планк убедительно показал, что суть второго принципа термодинамики состоит в признании существования и в описании необратимых процессов. Вместе с тем мерой необратимости любого процесса (безразлично — разомкнутого или замкнутого) служит вызываемая этим процессом деградация энергии системы. Как известно, деградация энергии системы равна произведению абсолютной температуры окружающей среды на прирост энтропии системы. А этот прирост выражается интегралом по замкнутому контуру, т. е, по циклу. Другой математической характеристики необратимых процессов термодинамика не знает. [c.353]

Рассмотренные примеры подчеркивают могущество метода циклов и подтверждают вывод М. Планка о том, что второе начало термодинамики вместе со всеми следствиями из него обратилось в принцип возрастания энтропии. [c.353]

Одним из наиболее мощных методов исследования проблем, связанных со вторым законом термодинамики, является мысленный эксперимент, основанный на использовании цикла Карно. Здесь мы дадим определение цикла Карно в узком смысле для случая, когда рабочим веществом является идеальный газ (такой цикл показан на фиг. 19 и схематически на фиг. 20). Пусть при одном изотермическом процессе система получает от резервуара (Г1) количество тепла Qi, а при втором — количество тепла ( 2 от резервуара тогда можно записать [c.73]

Энтропийный метод. Энтропийный метод термодинамического анализа систем позволяет на базе первого и второго законов термодинамики найти связь между внешними энергетическими потоками (количеством теплоты и работы) и параметрами системы, а также между некоторыми внутренними параметрами. Посредством анализа теплового баланса системы, в которой совершаются термодинамические процессы, можно вычислить характеризующие их коэффициенты и сопоставить их с аналогичными коэффициентами идеальных термодинамических процессов. Это позволяет определить в данной системе суммарную потерю производимой и затрачиваемой работы вследствие необра1имости процессов. Если для инженерного анализа системы этих данных недостаточно, то анализ циклов дополняется подсчетом возрастания энтропии в отдельных частях системы. [c.68]

В XIX столетии аналитический метод расчета процессов водяного пара был единственным методом и применение его можно видеть во всех учебниках по термодинамике того времени Вышнеградского (1871), Окатова (1871), Брандта (1893), Радцига (1900), Быкова 1928) и др. Но в начале XX столетия с созданием графического метода аналитический метод потерял свое значение. Графический метод расчета процессов водяного пара появился как следствие создания в 1904 г. Молье диаграммы i—s для водяного пара. В настоящее иремя ни один из производственных расчетов паровых процессов и циклов паросиловых установок не проводится без применения современных диаграмм i—s водяного пара, обладающих высокой степенью точности. [c.500]

Особенно интересным является в этом учебнике обоснование аналитического выражения второго начала термодинамики, осуществленное оригинальным методом, отличающимся от метода Клаузиуса. Метод Окатова состоял в том, что им рассматривались циклы ряда тепловых машин, работавших таким образом, что теплота, воспринимавшейся каждой последующей машиной, являлась теплотой, отдававшейся предыдущей машиной. При этом им получались уравнения вида [c.568]

Метод сравнительного анализа циклов путем определения среднепланиметрических температур введен в термодинамику В. С. Мартыновским в 1939 г. [c.230]

Мельцер Л. 3., Караванский И. И, Исследование идеального цикла машины Филипс методами термодинамики переменного количества газа.— Холодильная те.хника , 1959, № 5. [c.146]

Основными областями технического применения термодинамики являются анализ циклов тепловых двигателей и теплосиловых установок, в которых полезная внешняя работа производится за счет выделяющейся при сжигании топлива теплоты анализ циклов ядерных энергетических установок, в которых источником теплоты служит реакция деления расщеп-ляюпгихся элементов анализ принципов и методов прямого получения электрической энергии, в которых стадия превращения внутренней энергии тел или, как говорят еще, химической энергии в теплоту не имеет места, и последняя непосредственно преобразуется в полезную внешнюю работу в форме энергии электрического тока анализ процессов тепловых машин (компрессоров и холодильных машин), в которых за счет затраты работы рабочее тело приводится к более высокому давлению или к более высокой температуре анализ процессов совместного или комбинированного производства работы и получения теплоты (или холода) для технологических или бытовых нужд анализ процессов трансформации теплоты от одной температуры к другой. [c.513]

Содержание задачника соответствубт утвержденные учебным программам по курсам Техническая термодинамика и Теория тепломассообмена для энергомашиностром-тельных специальностей вузов. Для закрепления теоретических знаний, полученных на лекциях, в программах предусмотрено проведение практических занятий и выполнен1-е домашних заданий. Издание задачника, являющегося учетным пособием, связано с необходимостью практического усвоения методов расчета термодинамических процессов и циклов, а также процессов тепло- и массообмена. [c.3]

Основными областями технического приложения термодинамики являются анализ циклов тепловых двигателей и теплосиловых установок (в которых полезная внешняя работа производится за счет теплоты, выделяющейся при сжигании топлива) циклов ядерных энергетических установок (где 1 сточннком теплоты служит реакция деления расщепляющихся элементов) принципов и методов прямого получения электрической энергии (в которых стадия превращения внутренней энергии тел — химической энергии в теплоту отсутствует, и последняя преобразуется в полезную внешнюю работу в форме энергии электрического тока) процессов тепловых машин — компрессоров и холодильных машин, где за счет затраты [c.502]

Наглядным и физически обоснованным методом, базирующимся на основных законах термодинамики, является метод В. С. Мартыновского. По этому методу сравнение термических к. п. д. циклов производят по среднетермодинамическим температурам подвода и отвода теплоты, рассмотренным в 3.7. [c.229]

Для оценки совершенства термодинамических циклов ДВС сравним их по эффективности превращения теплоты в работу. Научно обоснованный метод анализа, отвечающий основному постулату второго начала термодинамики, заключается в замене рассматриваемого цикла эквивалентным циклом Карно путем введения среднетермодинамических температур 7 подвода и отвода теплоты [по формуле (3.35)]. При этом для любого цикла имеем по формуле (8.8) [c.237]

Все реальные, осуществляемые человеком в его целях, процессы — суть процессы нестатические. Процессы ква-зистатические — суть абстрактные, идеальные процессы. Искусственно осуществить квазистатический процесс невозможно. Но, как было показано на примере, в условиях такого процесса величину внешнего воздействия (в данном случае — работу) в простой форме можно определить через параметры самой системы. Это открывает путь для количественного анализа. Поэтому понятие о квазистатическом процессе в термодинамике является понятием эталона, мерой сравнения и оценки реальных процессов. Весь аппарат-термодинамического метода исследования строится на основе понятия о квазистатическом процессе, позволяющем в наиболее простой и удобной для анализа форме записывать величину внешнего воздействия. Вот почему М. Ф. Окатов и И. Д. ван-дер-Ваальс цикл своих лекций назвали Курсом термостатики , подчеркивая тем самым квазистатический характер рассматриваемых процессов. Учитывая характер изучаемых процессов, можно было бы назвать эту науку и Термодинастатикой . [c.14]

Таким образом, система последовательных тепловых балансов, лежащая в основе инженерного метода расчета установок глубокого охлаждения, построена только на основе первого начала термодинамики. Поэтому она недостаточно совершенна как средство анализа работы этих установок. Тем не менее, на многие практически важные вопросы можно ответить, используя метод теплового баланса. Например, чтобы определить, как будет влиять на величину холодопроизводительности неполный отвод тепла сжатия в холодильниках компрессора (QHgO) или даже полное отсутствие охлаждения в случае цикла высокого давления без детандера и в случае цикла низкого давления с детандером, целесообразно составить тепловой баланс по контуру б. [c.153]

Относительно простая методика расчета газовых смесей дана в [Л. 43]. Сложные многокомпонентные смеси оассчиты ваются на электронно-вычислительных машинах Л. 44]. Подобно тому как в технической термодинамике знание крайних температур цикла еще не гарантирует достижение к. п. д. цикла Карно, равновесный состав газов, полученный методами химической термодинамики, служит только для оценки границ ожидаемого на практике результата. [c.274]

В подавляющем большинстве случаев анализ необратимых циклов можно проводить методом классической термодинамики, которая способна дать -важные для практики прогнозы в начальной стадии проектирования, когда исследуется ожидаемый дей Ствительный цикл установки. При этом удается не только предопределить энергетическую эффективность, но и составить представление о ряде инженерных факторов, таких как вес теп-лоо бменных аппаратов, качество материалов, габариты отдельных узлов, и даже, в некоторых случаях, оценить сложность их изготовления. [c.4]

Изучение методов математического моделирования процессов обработки металлов давлением предусматривает приобретение комплекса знаний и практических навыков в таких разделах прикладной математики и механики, как линейная алгебра, теория отображений, теория аппроксимаций, термодинамика и механика деформируемого твердого тела, обладающего сложными реологическими свойствами. Этот материал включен в лекционный цикл, читаемый проф. Г. Я. Гуном в Московском институте стали и сплавов с 1965 г. В указанный цикл входят лекции по курсам Дополнительные главы высшей математики , Механика сплошных сред , Теория обработки металлов давлением . К основной особенности этих лекций следует отнести последовательное и достаточно строгое изложение механикоматематических основ специальности, сочетание корректных методов постановки и решения на ЭВМ краевых задач пластического течения с инженерным подходом к указанным задачам. , [c.5]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...