ЛЕКЦИЯ 1 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ Термодинамика

ЛЕКЦИЯ 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Термодинамика — наука, которая изучает энергию и законы ее превращения из одного вида в другой. Раздел термодинамики, в котором рассматриваются взаимопревращения тепловой и механической энергии с помощью рабочих тел, называется технической термодинамикой. Техническая термодинамика является основой теории тепловых двигателей и других энергетических установок, так или иначе связанных с взаимопревращениями указанных видов энергии. Одним из основных в технической термодинамике является понятие о термодинамической системе, представляющей собой совокупность тел, находящихся во взаимодействии как между собой, так и с окружающей средой. Простым примером термодинамической системы может служить газ, расширяющийся или сжимающийся в цилиндре с движущимся поршнем.

Основные параметры: абсолютная температура Т; абсолютное давление р; удельный объем υ (или величина, обратная удельному объему - плотность ρ). Давление (р) в термодинамике определяется как сила, действующая по нормали на единицу поверхности тела. Давление измеряют в ньютонах на квадратный метр (Н/м 2). Различают абсолютное и избыточное давления. Под абсолютным понимают действительное давление рабочего тела внутри сосуда. Под избыточным давлением понимают разность между абсолютным давлением в сосуде и давлением окружающей среды. ра= рм+ рб где ра - абсолютное давление в сосуде; рм - манометрическое давление; рб - давление окружающей среды (барометрическое давление). Если абсолютное давление меньше давления окружающей среды, то разность между ними называют разрежением, или вакуумом. ра= рб -рв где рв - разрежение.

В системе СИ за единицу давления принят один паскаль (Па), причем 1 Па = 1 Н/м 2. В теплотехнических установках приборы чаще всего градуированы в системе МКГСС, в которой за единицу давления принята атмосфера (ат): 1 ат = 1 кгс/см 2 = 104 кгс/м 2. Так как 1 кгс = 9, 8 Н, то 1 ат = 9, 8 • 104 Н/м 2 = 9, 8 • 104 Па, или 1 ат = 98 к. Па = 0, 098 МПа, а с округлением 1 ат = 0, 1 МПа. В технике используются и другие соотношения между единицами давления: 1 бар = 105 Н/м 2 = 750 мм рт. ст. ; 1 ат техн. (кг/см 2) = 9, 8 • 104 Н/м 2 = 10 000 кг/м 2 = 10 000 мм вод. ст. Под удельным объемом рабочего тела понимают объем, занимаемый этим телом массой в 1 кг. Удельный объем обозначают буквой v и измеряют в кубических метрах на килограмм (м 3/кг). Под плотностью рабочего тела понимают величину, обратную удельному объему, т. е. массу вещества объемом в 1 м 3. Плотность обозначают буквой ρ и измеряют в килограммах на кубический метр (кг/м 3). Из приведенных определений следует: v = V/М, м 3/кг; ρ = М/V, кг/м 3,

Абсолютная температура является одним из основных параметров, характеризующих тепловое состояние тела, и мерой степени нагретости тела. Знак разности температур двух неодинаково нагретых тел определяет направление передачи теплоты. Температуру измеряют либо по абсолютной шкале в Кельвинах (К) и обозначают буквой Т, либо по Международной стоградусной шкале в градусах Цельсия (°С) и обозначают буквой t. Единица деления шкалы Кельвина равна градусу шкалы Цельсия. Соотношение между величинами Т и t определяется формулой: Т (К) =t( С) + 273, 15. В США, Канаде и некоторых других странах применяется шкала Фаренгейта, в которой за 00 принята температура смеси равных частей льда и нашатыря. В этой шкале температура таяния льда равна +32 0 F, а температура кипения химически чистой воды равна +212 0 F. Соотношение будет t, 0 F = 9/5 t, С + 32.