Некоторые основные термодинамические понятия

В предыдущем разделе характеристические параметры двигателя определены в виде функций от параметров рабочего процесса Тку Мг и у. В действительности обычно известен лишь начальный состав топлива, поэтому температуру и состав продуктов сгорания необходимо рассчитывать по заданному значению Рк. Прежде чем приступить к описанию процедуры расчета, целесообразно вспомнить некоторые основные термодинамические понятия. [c.18]

НЕКОТОРЫЕ ОСНОВНЫЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ [c.30]

В настоящем параграфе вкратце напомним читателю содержание некоторых основных термодинамических понятий. [c.30]

Здесь автор, не останавливаясь подробно на анализе основных термодинамических понятий — как теплоты, работы и т.д. — излагает сущность первого и второго начал термодинамики и дает многие применения их, например, к бинарным системам. Небольшой объем книги обусловил собой некоторую сжатость изложения, однако, не за счет ясности. Книга вполне доступна для чтения лицами, даже мало знакомыми с термодинамикой бросается в глаза исключительная легкость, с которой автор преодолевает различные трудности, встающие перед ним как автором при изложении того или иного вопроса. В настоящую книгу, естественно, вошли лишь те вопросы тер- [c.9]

Итак, мы напомнили читателю некоторые основные понятия из теории фазовых переходов термодинамически равновесных систем. Если мы посмотрим на отдельные формулы теории фазовых переходов Ландау, то сразу увидим поразительную аналогию с уравнениями для лазера. В самом деле, выражение (13.11), в котором стоит функция 5 , определяемая формулой (13.10), в точности соответствует функции распределения для лазера (при г = д). Таким образом, потенциал V фиктивной частицы, введенный нами в теории лазера, играет ту же самую роль, что и свободная энергия в теории фазовых переходов систем, находящихся в термодинамическом равновесии. Кроме того, уравнение (13.18) имеет точно такой же вид, как упоминавшееся ранее лазерное уравнение. Главное различие же заключается в том, что д — действительная величина, а амплитуда поля В — комплексная. Но нетрудно перенести понятия критического замедления, критических флуктуаций и нарушения симметрии в теорию лазера. С формальной точки зрения в случае лазера мы наблюдаем точно те же явления, что и при фазовых переходах в условиях теплового равновесия. Существенное различие же в том, что лазер является системой, далекой от термодинамического равновесия. Это — открытая система, в нее постоянно накачивается энергия, и она отдает энергию наружу в виде лазерного излучения. Указанная аналогия носит чисто формальный характер. Мощность накачки, которой определяется ненасыщенная инверсия,— аналог температуры. Можно показать, что мощность излучения соответствует энтропии. Теплоемкость же заменяется дифференциальной эффективностью, т. е. изменением мощности излучения, отнесенным к изменению мощности накачки. Несмотря на формальный характер этой аналогии, исследование свойств лазерного излучения с позиций теории фазовых переходов оказалось весьма плодотворным. Тем более, что существует аналогия не только с фазовыми переходами I рода, но и с фазовыми переходами II рода. При таких переходах возникает петля гистерезиса. В определенных лазерных устройствах подобные фазовые переходы могут быть реализованы. [c.331]

Принятый метод исследования является термодинамическим. Он опирается на основные положения термодинамики, знание которых является отправным пунктом при изучении термодинамических свойств веществ. К ним относятся первый и второй законы термодинамики, понятия о термодинамической температуре и энтропии, представления об обратимости и необратимости процессов и некоторые другие положения, вытекающие из первого и второго начал термодинамики. В книге не будут вводиться определения различных термодинамических величин (внутренней энергии, энтальпии, теплоемкости и т. д.), так как они даны в соответствующих курсах термодинамики. [c.5]

Приведенные выше основные понятия и сведения позволяют сделать следующее обобщение. Допустим, что некоторая термодинамическая система-совершает процесс, при котором изменяются его параметры. Очевидно, что одновременно с этим процессом изменяется и внутренняя энергия системы. Изменение параметров и внутренней энергии системы — результат обмена системы с внешней средой, в общем случае теплотой и работой. Знаки теплоты и работы для системы и окружающей среды противоположны. Например, если теплота подводится к системе извне и она совершает работу, то внешняя среда эту теплоту теряет, взамен получает работу. Следовательно, изменение энергии внешней среды, вызванное потерянной теплотой и полученной работой, должно быть равно изменению внутренней энергии системы, но противоположно по знаку. При увеличении внутренней энергии системы соответственно уменьшается энергия внешней среды и наоборот. Таким образом, в термодинамических процессах происходит обмен энергией между термодинамической системой и окружающей средой. [c.26]

Благодаря проникновению в акустику, гидродинамику, оптику и в явления капиллярности, механика некоторое время как бы преобладала над всеми этими областями. Труднее было ей вобрать в себя новую область науки, возникшую в XIX в., — термодинамику. Если один из двух основных принципов этой науки — принцип сохранения энергии — может быть легко объяснен на основании понятий механики, то этого нельзя сказать о втором — о возрастании энтропии. Работы Клаузиуса и Больцмана по изучению аналогии термодинамических величин с некоторыми величинами, играющими роль в периодических движениях, работы, которые и сейчас вполне современны, не смогли все-таки связать обе точки зрения. Но замечательная кинетическая теория газов Максвелла и Больцмана и более общая доктрина — так называемая статистическая механика Больцмана и Гиббса — показали, что динамика, если дополнить ее понятиями теории вероятности, позволяет интерпретировать основные положения термодинамики. [c.641]

Книга проф. А. А. Акопяна по общей термодинамике является обстоятельным и серьезным сочинением. Это сочинение по содержанию, построению, а также методам обоснования многих положений термодинамики содержит интересные и оригинальные данные. Оно является весьма развитым (объем больше 43 п. л,). По-видимому, устранение ряда второстепенных вопросов могло бы не только сократить объем этого очень большого сочинения (не снижая его достоинств и значения), но и способствовало бы выделению ведущих, основных вопросов и положений термодинамики. Способствовало бы этому и устранение излишней подробности при изложении многих тем. Так, например, первые четыре главы, в которых даются некоторые первичные понятия (термодинамические системы, газы, предварительные понятия о системе жидкость — пар, работа, температура, теплота, теплоемкость), излагаются на 116 страницах. [c.366]

Три вводные главы предназначены для того, чтобы дать основные понятия и познакомить читателя с различными аспектами гидродинамических явлений в газе. В четвертой главе рассматривается строение атомов и молекул и описываются некоторые наиболее важные процессы атомных реакций. Практические методы расчета уравнения состояния и термодинамических функций газов, состоящих из реальных молекул, рассматриваются в пятой главе. В следующих четырех главах излагается кинетическая теория процессов переноса и химических реакций и рассматривается их связь с гидродинамическими уравнениями газа. Перенос лучистой энергии и связанные с ним гидродинамические явления изучаются в последующих трех главах. Довольно подробно описаны методы вычисления средней непрозрачности. Заключительная глава посвящена неравновесной структуре фронта ударной волны. [c.8]

Введение. В этом параграфе мы дадим определения основных понятий теории представлений и подробно остановимся на свойствах представлений ГНС, поскольку конструкция ГНС играет важную роль в физических приложениях. Затем мы проиллюстрируем введенные понятия на примере свободного бозе-газа, рассматриваемого в термодинамическом пределе. Разработка подхода, основанного на теории С -алгебр, была в известной мере стимулирована исследованиями понятия физической эквивалентности (отличного от понятия пространственной эквивалентности). Мы рассматриваем это понятие в п. 4. Наконец, мы приводим сводку результатов из теории алгебр Неймана и 2 -алгебр. Это необходимо для того, чтобы включить в рамки С -алгебраического подхода некоторые мощные средства функционального анализа, например спектральную теорему и теорию типов. [c.106]

При рассмотрении сплошной среды вводятся понятия полей поля плотности, поля скоростей, напряжений и т. д. Эти поля должны удовлетворять основным законам сохранения, или уравнениям баланса массы, импульса, момента количества движения и энергии. Основные уравнения баланса выполняются в любой среде. Кроме того, имеются некоторые специальные соотношения, характеризующие конкретные свойства той или иной среды они устанавливают связь между механическими напряжениями и другими параметрами, определяют поток немеханической энергии, связывают друг с другом различные термодинамические перемен- [c.13]

Наиболее тщательно отработанная часть учебника Окатова Общие начала содержит 89 страниц и разбита на 29 параграфов. В первых трех параграфах, представляющих собой как бы введение в курс термодинамики, излагаются следующие темы представление о строении тел и о теплоте как движении выражение величины упругости газа на основании гипотезы о столкновении молекул понятие о температуре . В этих параграфах приводится молекулярнокинетическая, теория вещества и на ее основе устанавливаются некоторые термодинамические понятия, в том числе понятия об абсолютной температуре и абсолютном нуле. В 2 выводится основная формула молекулярно-кинетической теории газа. В 3, посвященном температуре газа, записано живая сила поступательного движения молекул соверщенного газа пропорциональна его абсолютной температуре . [c.43]

Ча то параметрами называют любые термодинамические переменные. Та-жое название не соответствует математическому содержанию понятия параметра. В математике параметры — это переменные, вообще говоря, коэффициенты, входящие в математические выражения наряду с основными независимыми переменными, но сохрайяющие на некотором этапе решения задачи постоянные значения. Если иметь в виду статистическую термодинамику, то в ней термодинамические величины выступают действительно как параметры статистических распределений. [c.15]

Как указывалось выше, термодинамические методы оказываются. необходимыми при решении обширного класса задач механики твердого деформируемого тела. Это задачи, в которых используются понятия работы, количества теплоты, внутренней энергии (вариационные принципы термоупругости, формулировка основных теорем строительной механики при наличии теплового нагружения и т. д.у, решается фундаментальная проблема механики сплошной среды [20], формулируются термодинамические постулаты в теории пластического течения, исследуется механизм затухания упругих волн звуковой частоты и т. д. Большое практическое значение имеют термодинамические методы в теории т рмоползучести и проблеме длительной прочности конструкционных материалов. Рассмотрим коротко некоторые из перечисленных задач. [c.51]

Длительности нестационарных процессов, в которых необходимо исследование температурной динамики, лежат в очень широком интервале, который можно грубо ограничить рамками от 10 до 10 с. В наиболее быстрых исследуемых процессах, дляш,ихся в течение фемто-и пикосекунд, само понятие температуры требует суш,ественных уточнений и оговорок, поскольку веш,ество в таких процессах не находится в состоянии термодинамического равновесия. Пространственное разрешение некоторых методов термометрии составляет 1 мкм (например, для диагностики биологических клеток созданы термопары, диаметр спс1Я которых 1 мкм), однако для решения ряда задач требуется намного более высокое разрешение. С помощью многочисленных методов измеряют температуры в диапазоне от 10 до 10 К. В области температур в ЮООч-1500 К наиболее распространенным методом измерения является в настоящее время радиационная термометрия. Для измерений при 0 1 К применяются главным образом методы, основанные на температурной зависимости парамагнитных свойств твердых тел [1.3]. В широком диапазоне температур может использоваться шумовая термометрия [1.4], для применения этого метода необходима качественная и чувствительная электронная аппаратура, а регистрируемый сигнал не должен содержать составляющих, происхождение которых имеет нетепловую природу. Расширение диапазона измеряемых температур, повышение точности, быстродействия и удобства применяемых методов и средств термометрии являются основным мотивом создания новых методов и измерительных приборов. [c.8]

Второй закон термодинамики. Одной из основных и фундамен-талъных характеристик любой термодинамической системы является то, насколько она холодна или горяча в данный момент времени. Степень охлаждения или нагрева описывают с помощью понятия температуры. В классической термодинамике понятие температуры вводят для равновесного состояния термодинамической системы. При этом постулируют, что две системы, каждая из которых находится в равновесии с третьей системой, находятся в равновесии и между собой. Можно показать, что равновесие трех систем означает существование у них для задания состояния термодинамиче ской системы общего переменного, называемого температурой. Любая из этих трех систем может играть роль термометра, который показывает температуру на некоторой удобной, но произвольной шкале. Таким образом, температура Т — вещественное число, показываемое термометром. [c.74]

Фазовые переходы связаны со многими интересными и общими термодинамическими свойствами. Выше показано, что некоторые из этих свойств позволяют классифицировать фазовые переходы как фазовые переходы первого и второго рода. С учетом термодинамической устойчивости и принципов экстремумов, рассмотренных в гл. 5, большой интерес представляет термодинамическое поведение в окрестности критических точек. Классическая теория фазовых переходов была развита Львом Давидовичем Ландау, Однако проведенные в 1960-х гг, эксперименты показали, что предсказания этой теории не оправдываются. Современная теория фазовых переходов была создана в 1960-70-е гг. В основу ее легли работы Ч. Домба, М. Фишера, Л. Каданова, Дж. С. Рашбрука, Л. Уидома, К.Вилсона и других. В этом разделе мы лишь рассмотрим в общих чертах основные выводы термодинамики фазовых переходов. Подробное изложение современной теории фазовых переходов, использующей тонкие математические понятия теории ренорм-группы, выходит за рамки нашей книги. Для более глубокого ознакомления с этим обширным и увлекательным разделом физики мы отсылаем читателя к литературе [1-3]. [c.192]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...