Программа и методические указания к разделам курса

ВВЕДЕНИЕ

 

Предмет теплотехники, место и роль ее в системе подготовки инженерных кадров. Связь теплотехники со смежными науками. Историческое развитие и проблемы современной теплотехники в связи с развитием новой техники и технологии. Теплотехника в данной отрасли народного хозяйства (в соответствии с профилем специальностей вуза). Основные положения Энергетической программы стран СНГ на длительную перспективу. Совершенствование структуры энергетического баланса, экономия топлива и энергии. Перспективы развития ядерной и термоядерной энергетики. Защита окружающей среды.

 

ТЕХНИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА

 

Основные понятия и определения

Предмет технической термодинамики и ее методы. Теплота и работа как формы передачи энергии. Рабочее тело. Термодинамическая система. Основные параметры состояния. Равновесное и неравновесное состояние. Термодинамический процесс. Равновесные и неравновесные процессы. Обратимые и необратимые процессы. Изображение обратимых процессов в термодинамических диаграммах. Круговой процесс (цикл).

Газовые смеси, способы задания газовых смесей, соотношение между массовыми и объемными долями, вычисления параметров состояния смеси, определение парциальных давлений.

Методические указания

Материалы этой темы, по существу, представляют собой необходимый комплекс определений и понятий, на базе которых излагаются последующие темы. Поэтому студент должен четко усвоить эти понятия и определения.

Литература [1, с. 6 – 11, 42 - 43]; [2, с. 6 – 12, 62 – 68].

Вопросы для самопроверки. 1. Что понимается под термодинамической системой? 2. Каким числом независимых параметров характеризуется состояние рабочего тела? 3. Какое состояние называется равновесным и какое – неравновесным? 4. Что называется термодинамическим процессом? 5. Какие процессы называются равновесными и какие неравновесными? 6. Какие процессы называются обратимыми и какие необратимыми? 7. Каковы условия обратимости процессов?

 

Первый закон термодинамики

 

Сущность первого закона термодинамики. Формулировки первого закона термодинамики. Аналитическое выражение первого закона термодинамики, принцип эквивалентности теплоты и работы. Выражение теплоты и работы через термодинамические параметры состояния. Внутренняя энергия. Энтальпия. Энтропия. Первый закон термодинамики для круговых (циклических процессов). Теплоемкость. Массовая объемная и мольная теплоемкости. Теплоемкость в процессах при постоянных давлении и объеме. Зависимость теплоемкости от температуры. Средняя и истинная теплоемкости. Формулы и таблицы для определения теплоемкостей. Теплоемкость смеси идеальных газов.

Дифференциальные соотношения термодинамики. Значение и использование дифференциальных соотношений.

Методические указания

Изучая эту тему, студент должен обратить внимание на принципиальное различие между внутренней энергией как функцией состояния газа и теплотой и работой как функциями процесса. Надо твердо усвоить, что если внутренняя энергия вполне определена для каждого заданного состояния газа, то работа и теплота вообще не существуют для отдельного состояния, а появляются лишь при наличии процесса (изменения состояния) и, естественно, зависят от характера этого процесса.

Литература [1, с. 12 - 19]; [2, с. 16 - 30].

Вопросы для самопроверки: 1. Дайте формулировку и аналитическое выражение первого закона термодинамики. 2. Что такое “параметр состояния” и “функция процесса”? Приведите примеры этих параметров и функций. 3. Когда теплота, работа и изменение внутренней считаются положительными и когда отрицательными? 4. Почему внутренняя энергия и энтальпия идеального газа зависят только от одного параметра – температуры? 5. В чем отличие понятий “истинная теплоемкость” и “средняя теплоемкость”? 6. Какая из теплоемкостей идеального газа больше: истинная теплоемкость (при заданной ), истинная теплоемкость (при заданной ), причем , средние теплоемкости ; ; ? Покажите это графически, используя систему координат . 7. Как с помощью дифференциальных соотношений термодинамики по известному уравнению состояния определить u, h, s?