Основы термодинамики Первый закон термодинамики

В соответствии с уравнением (5.3) первого закона термодинамики, количество теплоты, отдаваемой потоком газов в теплообменнике, равно разности энтальпий газов до и после теплообменника (изменением скоростного напора можно пренебречь, а техническая работа не совершается). Поэтому основой тепловых расчетов топливоиспользующих устройств является энтальпия продуктов сгорания, которую принято рассчитывать на единицу количества топлива, из которого получились эти продукты , т, е. [c.128]

Термодинамика возникла из потребностей теплотехники . Развитие производительных сил стимулировало ее создание. Широкое применение в начале XIX в. паровой машины поставило перед наукой задачу теоретического изучения работы тепловых машин с целью повышения их коэффициента полезного действия. Это исследование было проведено в 1824 г. французским физиком, инженером Сади Карно, доказавшим теоремы, определяющие наибольший коэффициент полезного действия тепловых машин. Эти теоремы позволили впоследствии сформулировать один из основных законов термодинамики — второе начало. В 40-х годах XIX в. в результате исследований Майера и Джоуля был установлен механический эквивалент теплоты и на этой основе открыт закон сохранения и превращения энергии, называемый в термодинамике ее первым началом. Энгельс назвал его великим основным законом движения , устанавливающим основные положения материализма. Закон сохранения и превращения энергии имеет как количественную, так и качественную стороны. Количественная сторона закона сохранения и превращения энергии состоит в утверждении, что энергия системы является однозначной функцией ее состояния и при любых процессах в изолированной системе сохраняется, превращаясь лишь в строго определенном количественном соотношении эквивалентности из [c.10]

На основе принятых допущений стационарное течение газа описывается системой уравнений, в которую входят уравнения неразрывности, энергии (первого закона термодинамики) и состояния газа, движение которого изучается. [c.124]

Первый закон термодинамики устанавливает связь между теплотой и механической работой, характеризует процессы превращения энергии с количественной стороны. На основе этого закона можно считать осуществимым любой термодинамический процесс. Однако не все процессы реально осуществимы. [c.43]

В основу построения первого начала термодинамики как закона сохранения энергии заложен постулат (утверждение) [2] теплота, полученная термодинамической системой извне (О, 2), последовательно обращается на изменение внутренней энергии системы (ли) и совершение внешней работы изменение внутренней энергии тела [c.22]

Уравнения (2.23) и (2.24) связывают теплоемкости Ср и Ср с термодинамическими параметрами р, V, Т и ы эти уравнения, полученные на основе первого закона термодинамики, справедливы, разумеется, для любого реального вещества, находящегося в любом агрегатном состоянии — твердом, жидком или газообразном (но однофазном). Практическая ценность уравнений типа (2.23) и (2.24) состоит в том, что они позволяют рассчитать все теплофизические свойства определенного технически важного вещества по результатам экспериментального определения лишь некоторых его свойств. Сложность в данном случае состоит в том, что в правой части, например уравнения (2.24), находятся не только уже упоминавшиеся термические параметры р, ю, Т, но и параметр иного рода — внутренняя энергия и. Зависимость и = и и, Т) или Рх и, V, Т) = 0 также является уравнением состояния данного вещества и в отличие от обычного (термического) уравнения состояния носит название калорического уравнения состояния. Величины и, Л, а также теплоемкости Ср и с называют калорическими свойствами вещества. [c.32]

Еще до того, как первый закон термодинамики был четко сформулирован и получил всеобщее признание, русский химик академик Г. И. Гесс на основе экспери- [c.236]

Уравнение энергии описывает процесс переноса теплоты в материальной среде. При этом ее распространение связано с превращением в другие формы энергии. Закон сохранения энергии применительно к процессам ее превращения формулируется в виде первого закона термодинамики, который и является основой для вывода уравнения энергии. Среда, в которой распространяется теплота, предполагается сплошной она может быть неподвижной (например, массив твердого тела) или движущейся (например, капельная жидкость или газ, в дальнейшем для них будет использоваться общий термин— жидкость). Поскольку случай движущейся среды является более общим, используем выражение первого закона термодинамики для потока (см. 18) [c.265]

В то же время основной задачей теории изнашивания является установление критериев, с помощью которых можно было бы предсказать скорость (или интенсивность) изнашивания, наступление предельного состояния поверхностных слоев, переходы от одного вида изнашивания к другому. Наиболее общим и перспективным в исследовании и описании процессов изнашивания является термодинамический подход, в основе которого лежат законы сохранения энергии и принцип увеличения энтропии при необратимых процессах (первое и второе начала термодинамики). Целесообразность такого подхода также объясняется тем, что в основе современных теорий прочности твердых тел и строения вещества лежат энергетические концепции, а процесс трения всегда сопровождается диссипацией энергии. При этом совокупность происходящих физико-химических процессов, обусловливающая изменение структуры материала, энтропии трибосистемы и ее изнашивание (разрушение), может быть описана с помощью законов неравновесной термодинамики и термодинамических критериев (энерге- [c.111]

Дифференциальное уравнение энергии. Дифференциальное уравнение энергии выводится на основе первого закона термодинамики. Для единицы объема потока рабочего тела в условиях теплообмена он может быть записан в следующем виде [c.116]

Так как подведенное к системе количество теплоты dQ приводит в общем случае к изменению внутренней энергии системы и совершению внешней работы dL, на основе закона сохранения энергии (первого закона термодинамики для изолированных систем) [c.16]

Первым законом термодинамики, как это следует из предыдущего, устанавливаются а) эквивалентность взаимных превращений тепла и работы и, следовательно, количественные отношения между теплом и работой при этих превращениях б) постоянство энергии изолированной термодинамической системы в) взаимная связь между теплом, внутренней энергией системы и работой изменения объема, совершаемой ею или совершаемой над ней окружающей средой. Этих закономерностей недостаточно для того, чтобы на их основе можно было решить целый ряд практически важных вопросов, таких как установление факторов, определяющих условия возникновения термодинамических процессов, направление и границы их развития и условия превращения тепловой энергии в механическую. [c.24]

Основой термодинамики являются два основных экспериментально установленных закона и один дополнительный. Термодинамика как самостоятельная наука возникла тогда, когда были открыты эти два закона (называемые поэтому также первым и вторым началами термодинамики). Третий закон (так называемый закон Нернста) был установлен сравнительно недавно (1906—1911 гг.) и служит фундаментом лишь для той части термодинамики, где рассматриваются свойства тел при очень низких температурах. [c.9]

Термодинамика применима для всех систем, для которых справедливы законы, лежащие в ее основе. Первый закон термодинамики, как мы увидим ниже, представляет собой количественное выражение закона сохранения и превращения энергии и имеет всеобщий характер. Что же касается второго закона, то он основывается па опыте, накопленном при наблюдении макросистем в пределах, доступных нашему непосредственному наблюдению. [c.5]

Первый закон термодинамики явился основой для составления балансовых уравнений применение его сделало возможным определение важных зависимостей для тепловых эффектов реакций. Теперь мы должны, воспользовавшись вторым началом термодинамики, получить критерии, позволяющие определять возможность протекания интересующих нас химических процессов. Как уже отмечалось в гл. 3, наблюдаемые в природе процессы самопроизвольно протекают в одном направлении, например тепло переходит от более нагретого тела к менее нагретому, газы имеют тенденцию к увеличению объема и к диффузии и т. д. Общим критерием протекания самопроизвольных, необратимых процессов в изолированных системах является увеличение энтропии. Мы должны теперь выяснить критерии самопроизвольного протекания химических процессов для ряда частных условий. [c.480]

Связь между изменениями температуры в пространстве и во времени устанавливается на основе первого закона термодинамики и закона- Био-Фурье и вырал<ается дифференциальным уравнением теплопроводности. [c.264]

В 2-2 первый закон термодинамики применялся к простому веществу с использованием рейнольдсовой модели. В результате было получено важное равенство плотности рейнольдсова потока g и а/Ср, отношения коэффициента конвективного теплообмена к удельной теплоемкости при постоянном давлении. В данном параграфе рассматриваются другие случаи применения первого закона термодинамики. На этой основе получен ряд конкретных выражений движущей силы массопереноса в функции от температуры или энтальпии. [c.91]

Введение показателя политропы п позволяет на основе первого закона термодинамики (8.7) и уравнения Клапейрона (8.1) после математических преобразований получить следующую зависимость для идеального газа [c.98]

В основе термодинамики лежат несколько эмпирических законов, устанавливающих связь между теплотой и работой. Математическая обработка этих законов дает целый ряд весьма полезных уравнений. Характерной особенностью этих уравнений является то, что при их выводе не делается никаких допущений относительно механизма происходящих процессов и природы веществ, участвующих в этих процессах. Поэтому термодинамика дает общий и мощный метод решения различных задач. С этим общим характером термодинамики связаны две трудности. Во-первых, поскольку используемые в ней методы не опираются на конкретный атомный механизм, на основе одной термодинамики нельзя создать наглядные механические модели, к которым мы питаем особое пристрастие. Во-вторых, отсутствие таких конкретных моделей часто создает для изучающих предмет особые трудности, вынуждая, их мыслить абстрактными категориями. [c.9]

Этот постулат, впервые выдвинутый Клаузиусом свыше 100 лет назад, был использован в 1878 г. Дж. В. Гиббсом в качестве отправной точки в его классическом исследовании гетерогенного равновесия. Вместе с первым законом термодинамики постулат Клаузиуса будет служить основой при изложении последующих разделов этой главы. Любопытно отметить, что ни один из результатов, полученных Гиббсом в 1878 г., не претерпел изменений с развитием теории атомного и электронного строения вещества. Это свидетельствует о больших возможностях и общности законов термодинамики. [c.13]

Па основе первого закона термодинамики dQ = dU + AdL и уравнений (1) и (2) можно получить формулы dQ/dv — f v) Q — f v) для политропического процесса [c.281]

В следующей работе Теоретические основы исследования динамики тепловыделения (глава монографии Индикаторная диаграмма, динамика тепловыделения и рабочий цикл быстроходного поршневого двигателя . Изд-во АН СССР, 1960) дается наиболее полное изложение вывода и интерпретации уравнения Б. С. Стечкина. Впервые указывается, что является, подобно 1/Т, интегрирующим множителем уравнения первого закона термодинамики и функция f v dQ, подобно энтропии, есть однозначная функция состояния. Использование этой функции для анализа термодинамического цикла поршневых двигателей особенно удобно, так как объем рабочего тела — основной его внешний параметр (параметр, изменение которого определяется внешней средой). [c.311]

Первый закон термодинамики был сформулирован как невозможность построить машину, которая могла бы создавать энергию. Однако он не накладывает ограничений на превращение энергии из одного вида в другой. Таким образом, на основе одного лишь первого закона всегда имеется возможность превратить теплоту в работу или работу в теплоту, если только общее количество теплоты эквивалентно общему количеству работы. Это, безусловно, верно для превращения работы в теплоту. Тело (безразлично с какой температурой) всегда можно нагреть трением, получая количество энергии в форме тепла, точно равное проделанной работе. Подобным же образом электрическая энергия всегда может быть превращена в теплоту при прохождении электрического тока через сопротивление. Однако существуют определенные ограничения при превращении теплоты в работу. Если бы этого не было, то можно было бы построить машину, которая смогла бы путем охлаждения окружающих тел превращать взятую из окружающей среды теплоту в работу. [c.32]

На основе первого закона термодинамики [c.142]

На основе первого закона термодинамики можно показать, что энтальпия смеси газов будет равна сумме энтальпии смешиваемых газов, т. е, [c.144]

На основе первого закона термодинамики dQ = к и + AdL и уравнений (42) и (43) можно получить формулы / (У) и Q = f (V) для поли-тропического процесса [c.54]

В основу технической термодинамики положены два закона. Первый закон термодинамики представляет собой закон сохранения энергии в применении к процессам взаимного превращения теплоты и работы. Второй закон термодинамики характеризует направление процессов, происходящих в физических системах, состоящих из большого числа частиц. [c.6]

Первый закон термодинамики, являясь фундаментальным законом природы, лежит в основе термодинамической теории и имеет огромное прикладное значение при исследовании термодинамических процессов и установлении их энергетических балансов. [c.52]

Экономический коэффициент полезного действия тепловых двигателей выводится на основе первого закона термодинамики и характеризует степень совершенства превращения теплоты в работу этими двигателями. В любом тепловом двигателе неизбежны тепловые потери. Поэтому в полезную работу в них превращается лишь часть подведенной теплоты. Под экономическим КПД двигателя понимается отношение теплоты, эквивалентной полученной в двигателе работе, к полной затраченной теплоте. Обозначается экономический КПД через -rie. Величину для данного двигателя можно вычислить по теплотворной способности топлива и удельному расходу топлива на лошадиную силу в час. Теплотворной способностью топлива называется количество тепла, которое выде- [c.71]

Поскольку количественное преобразование тепла в работу и обратно,— работы в теплоту точно можно установить из опыта, то в основу первого закона термодинамики следует положить принцип эквивалентности, согласно которому превращение теплоты Q в механическую работу L не зависит от характера процесса превращения, а между количеством теплоты и работой имеется пропорциональная зависимость [c.53]

Применение к тепловым процессам всеобщего закона природы— закона сохранения и превращения энергии — приводит к установлению первого закона термодинамики, лежащего в основе всех термодинамических исследований. [c.43]

Когда Больцман начинал свою работу, кинетическая теория газов была для того временн уже достаточно разработана такими пионерами этой науки, как Клаузиус и Максвелл. Успешно были рассмотрены явления диффузии, теплопроводности, вязкости и т. д. Если считать,, что все элементарные процессы носят чисто механический характер, то для приверженцев кинетической теории теплоты первый закон термодинамики, как было показано Гельмгольцем, становится просто следствием известного закона механики — закона сохранения кинетической энергии ( Prinzip der lebendigen Krafte ). Тогда Больцман задал себе вопрос не лежит ли п в основе второго закона термодинамики какой-либо чисто механический принцип [c.67]

Результаты расчета, проведенного на основе предложенного механизма, показали хорошее согласие с экспериментальными данными [140]. Применение такого подхода особенно эффективно при расчете работы вихревой трубы на режиме ц = 1 (когда горячий конец полностью заглушен). Следует отметить, что источником работы А, затрачиваемой на совершение микрохолодильных циклов, является энергия турбулентности, однако, саму ее структуру в [93, 94, 210] явно не учитывали, а необходимые энергетические соотношения получали на основе первого закона термодинамики. Последнее обстоятельство во многом определяет погрешность модели и в то же время подсказывает путь дальнейшего ее совершенствования, смысл которого состоит в детальном рассмотрении динамики турбулентного моля, времени его жизни I, масштаба и других характеристик как структурного элемента турбулентного потока. [c.122]

Исторически термодинамика возникла из потребностей теплотехники. Развитие производительных сил стимулиров.ало ее создание. Широкое применение в начале XIX в. паровой машины поставило перед наукой задачу теоретического изучения работы тепловых машин с целью повышения их коэффициента полезного действия. Это исследование было проведено в 1824 г. в первом сочинении по термодинамике французским физиком и инженером Сади Карно, доказавшим теоремы, определяющие наибольший коэффициент полезного действия тепловых машин. Эти теоремы позволили впоследствии сформулировать один из основных законов термодинамики — второе начало. В 40-х годах XIX в. в результате исследований Майера и Джоуля был установлен механический эквивалент теплоты и на этой основе открыт закон сохранения и превращения энергии, называемый в термодинамике ее первым началом. Энгельс назвал его великим основным законом движения . [c.9]

Таким образом, левая часть уравнения (2.55) учитывает перенос теплоты путем конвекции, а правая — путем теплопроводности. Уравнения энергии для газа и жидкости несколько различаются. В простейшем случае течения несжимаемой жидкости с постоянными А,, ц, с я р различие соетоит в том, что в уравнении (2.55) для газа вместо теплоемкости с используется изобарная теплоемкость Ср. Это следует из подробното в1.1вода уравнения (2.55) на основе первого закона термодинамики. [c.95]

В основе ЭТ010 положения лежит представление о первом законе термодинамики, являющемся законом сохранения энергии. [c.5]

В основу построения метода положено обоб1цеипое уравнение первого закона термодинамики (38). Так как внутренняя энергия является функцией состояния, то ее дифференциал обладает свойствами полного диф((теренциала. Если выбрать в качестве независимых переменных величины я, V, 1,. .., то в этом случае полное изменение удельной виутрсиией энергии можно представить в виде [c.64]

Основой решения этой задачи является уравнение первого закона термодинамики, заиисаииое при соблюдении условий, присущих рассматриваемому п[юцессу. Совокупность уравнений процесса и состояния идеального таза дают воз.можиость получить функциональные зависимости р — f (н) s — / Т) и другие, представляющие собой уравнения процесса. [c.107]

В 1864 г. на основе первого закона термодинамики А. Резаль получил одно из основных уравнений внутренней баллистики — уравнение расширения пороховых газов. В дальнейшем оно было использовано Сарро для разработки метода приближенного решения основной задачи внутренней баллистики. Этот метод получил широкое распространение в ряде стран, хотя и базировался на неточном допущении Пиобера о постоянстве скорости горения пороха. [c.409]

Установление обш,ности и количественной эквивалентности различных форм движения, а затем точное формулирование на этой основе первого закона термодинамики было необходимо, но недостаточно. Нужно было установить условия, определяющие возможности перехода одних форм энергии в другие и прежде всего теплоты в работу. Практика показывала, что представление о всеобщей превратимости, эквивалентности (т. е. равноценности) различных видов энергии нуждается в уточнении даже применительно к таким ее формам, как теплота и работа. Действительно, почему переход работы в теплоту совершается очень просто, не вызывая никаких затруднений Еще на заре цивилизации человек добывал огонь трением, производя безо всякой науки именно такое преобразование. Однако превратить теплоту в работу удалось (если не считать античных паровых игрушек вроде эолопила Герона) с большим трудом только во второй половине XVIII в., когда были созданы паровые машины. И дело было здесь не в технической сложности этих машин (хотя это тоже сыграло свою роль), а в принципиальной трудности такого превращения, неясности условий, необходимых для него. [c.119]

Составлено общее уравнение движущего момента пневмодвигателя вращательного действия и показано, что функции объема поршневых и ротационных пневмодвигателей могут быть представлены однотипными выраженнями. Давление и температура воздуха в рабочих камерах выражены дифференциальными уравнениями на основе первого закона термодинамики для систем с массообме-ном. Аналитическое выражение движущего момента многокамерных пневмодвигателей обеспечивает возможность решения динамики машинных агрегатов, горных и иных рабочих машин. Теоретическая диаграмма давления в рабочих камерах, полученная расчетом на вычислительной машине, сопоставлена с экспериментальной диаграммой, записанной в лаборатории завода Пневматика для ротационного пневмодвигателя РС-32. Даны рекомендации ио решению уравнений динамики для установившегося режима работы. [c.341]

Оценку эффективности использования теплоты в теплотехнологических установках независимо от их сложности основывают обычно на первом законе термодинамики, т.е. составляют энергобаланс, отражающий количественную сторону тепловых процессов в этих установках. Однако все большее применение находит метод анализа работы теплоиспользующих установок с учетом качественных различий располагаемых энергоресурсов и необратимости реальных рабочих процессов на основе совместного использования первого и второго законов термодинамики, получивший название эксергетического. Эксер-гетический анализ позволяет учесть не только количественные, но и качественные характеристики располагаемых энергоресурсов в различных элементах оборудования, степень их совершенства и необратимости отдельных процессов в этих элементах и в установке в целом [24, 18 и др.] [c.21]

Истечение газов и паров рассчитывается на основе первого закона термодинамики для движущегося газа, учитывающего работу пооталкивания газа и изменение его кинетической энергии в потоке. [c.71]

Предыдущие главы курса были посвящены в основном исследованию незамкнутых процессов, т. е. процессов расширения и сжатия. Основой для исследования уравнений процессов и их особенностей служили уравнение первого закона термодинамики и уравнение состояния газа. При этом не рассматривались вопросы, связанные с возвращением рабочего тела после процесса расширения в первоначальное состояние. Между тем совершенно очевидно, что нельзя осуществить тепловую машину, в которой происходило бы лишь одно непрерывное расширение газа. Для этого необходимо было бы иметь, например, для поршневых двигателей бесконечно длинный цилиндр, в котором под действием подводимого тепла газ мог бы расширяться и совершать полезную работу. Работа всех тепловых машин основана на том принципе, что рабйчее тело, закончив процесс расширения (рабочий ход) и совершив при этом внешнюю работу, должно возвратиться в свое первоначальное состояние, чтобы снова повторить процесс расширения. При возвращении рабочего тела в первоначальное состояние (процесс сжатия) необходимо затратить внешнюю работу на осуществление этого процесса. Поскольку работа является функцией процесса, т. е. при одних и тех же начальных и конечных состояниях рабочего тела работа будет иметь различную величину в зависимости от процесса, протекающего с газом, то всегда можно выбрать процесс возвращения газа в первоначальное состояние таким, чтобы работа, затраченная внешней системой на осуществление этого процесса, была меньше, чем работа газа в процессе расширения. Разность между работой, отданной внешней системе газом при его расширении, и работой, затраченной внешней системой на сжатие газа, может быть использована внешним потребителем. [c.140]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...