บรรยายครั้งที่ 1
คำจำกัดความของพลังงานและประเภทของพลังงาน
อุณหพลศาสตร์และวิธีการของมัน
ระบบเทอร์โมไดนามิก
วิศวกรรมความร้อน – สาขาวิชาทางเทคนิคทั่วไปที่ศึกษาวิธีการรับ การแปลง การถ่ายโอน และการใช้ความร้อน ตลอดจนหลักการทำงานและการออกแบบคุณลักษณะของเครื่องกำเนิดความร้อนและไอน้ำ เครื่องยนต์ความร้อน อุปกรณ์และอุปกรณ์
อุณหพลศาสตร์ ( ส่วนประกอบวิศวกรรมความร้อน) ศึกษากฎการเปลี่ยนแปลงพลังงานในด้านต่างๆ กระบวนการทางกายภาพและเคมีเกิดขึ้นในระบบมหภาคและมาพร้อมกับผลกระทบทางความร้อน
รู้จักพลังงานหลายประเภท: ความร้อน, ไฟฟ้า, เคมี, แม่เหล็ก ฯลฯ งานวิจัยอาจแตกต่างกัน - สิ่งเหล่านี้คืออุณหพลศาสตร์ของระบบชีวภาพ, อุณหพลศาสตร์ทางเทคนิค ฯลฯ เรามีความสนใจในอุณหพลศาสตร์ทางเทคนิค ซึ่งศึกษารูปแบบของการแปลงพลังงานความร้อนและพลังงานกลร่วมกัน (ร่วมกับทฤษฎีการถ่ายเทความร้อน) และดังนั้นจึงเป็นรากฐานทางทฤษฎีของวิศวกรรมความร้อน หากไม่มีรากฐานทางทฤษฎีนี้ ก็เป็นไปไม่ได้ที่จะคำนวณและออกแบบเครื่องยนต์ความร้อน
วิธีทางอุณหพลศาสตร์คือ ปรากฏการณ์ ปรากฏการณ์นี้ถือเป็นภาพรวมการเชื่อมต่อระหว่างพารามิเตอร์มหภาคที่กำหนดพฤติกรรมของระบบนั้นกำหนดขึ้นโดยหลักการสองประการของอุณหพลศาสตร์ ระบบอุณหพลศาสตร์ เป็นตัวแทนของคอลเลกชัน วัสดุร่างกายซึ่งมีปฏิสัมพันธ์ทางกลและทางความร้อนต่อกันและกับวัตถุภายนอกที่อยู่รอบระบบ
สถานะทางอุณหพลศาสตร์ของร่างกาย (เช่น ก๊าซ) มีลักษณะเป็นมวล มวลโมลาร์ µ ความดัน ปริมาตร อุณหภูมิ (และอาจเป็นปริมาณอื่น เช่น ที่กำหนด องค์ประกอบทางเคมี- ปริมาณทั้งหมดนี้เรียกว่าพารามิเตอร์ทางอุณหพลศาสตร์ของร่างกาย อย่างไรก็ตาม ดังที่เห็นได้จากสิ่งต่อไปนี้ พารามิเตอร์ต่างๆ เช่น จะสมเหตุสมผลเฉพาะเมื่อร่างกายอยู่ในสภาวะที่เรียกว่าสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ (ฯลฯ) โดยประมาณเท่านั้น ซึ่งเป็นชื่อของรัฐซึ่งทุกสิ่งทุกอย่าง พารามิเตอร์ทางอุณหพลศาสตร์ยังคงคงที่ตลอดเวลา (ควรเพิ่มเงื่อนไขของการไม่มีกระแสนิ่ง) ตัวอย่างเช่น หากคุณทำให้แก๊สร้อนขึ้นอย่างรวดเร็ว ดังแสดงในรูปที่ 1 9.1 อุณหภูมิของส่วนที่ให้ความร้อนโดยตรงของภาชนะ A จะสูงกว่าอุณหภูมิของส่วน B ความดันในส่วน A และ B จะไม่เท่ากัน ในกรณีนี้ แนวคิดเรื่องอุณหภูมิหรือความดันของก๊าซทั้งหมดจะไม่เท่ากัน สมเหตุสมผล อีกตัวอย่างหนึ่งคือการปล่อยให้ลำแสงโมเลกุลเร็วกลายเป็นก๊าซ เป็นที่แน่ชัดว่าไม่มีเหตุผลที่จะพูดถึงอุณหภูมิของก๊าซจนกระทั่งโมเลกุลที่เร็วซึ่งเป็นผลมาจากการชนกับโมเลกุลอื่น ๆ หลายครั้งจะได้ความเร็วในลำดับของ ความเร็วเฉลี่ยโมเลกุลที่เหลืออยู่ กล่าวคือ จนกระทั่งระบบถึงสภาวะ เป็นต้น
อยู่ในสภาพ เป็นต้น สำหรับสารแต่ละชนิด พารามิเตอร์ทางอุณหพลศาสตร์มีความสัมพันธ์กันโดยสมการที่เรียกว่าสมการสถานะ:
โดยที่ R=8.31 J/(molK) คือค่าคงที่ของก๊าซสากล μ - มวลฟันกราม- สำหรับคาร์บอน (C) ค่าμคือ 12g สำหรับไฮโดรเจน (H2) - 2g สำหรับออกซิเจน (O2) - 32g สำหรับน้ำ (H2O) - 18g เป็นต้น
โมลของสารใดๆ มีจำนวนโมเลกุล N0 เท่ากัน เรียกว่า เลขอาโวกาโดร:
อัตราส่วนของค่าคงที่ก๊าซสากล R ต่อเลขอาโวกาโดร (เช่น ค่าคงที่ก๊าซสากลต่อโมเลกุล) เรียกว่าค่าคงที่โบลต์ซมันน์:
ก๊าซในอุดมคติคือก๊าซที่ถูกทำให้บริสุทธิ์จนเป็นไปตามสมการ (1.2) หรือ (1.6) ความหมายของคำจำกัดความนี้ชัดเจนว่าเพื่อให้เป็นไปตามสมการ (1.6) ก๊าซจะต้องทำให้บริสุทธิ์เพียงพอ ในทางกลับกันหากแก๊สถูกอัดให้เพียงพอ ความหนาแน่นสูง(ที่เรียกว่าก๊าซจริง) เราก็มีแทน (1.6)
ทางเลือก ระบบอุณหพลศาสตร์โดยพลการ ทางเลือกจะขึ้นอยู่กับเงื่อนไขของปัญหาที่กำลังแก้ไข เนื้อหาที่ไม่รวมอยู่ในระบบคือสภาพแวดล้อม การแยกระบบอุณหพลศาสตร์และสภาพแวดล้อมจะดำเนินการโดยพื้นผิวควบคุม ตัวอย่างเช่น สำหรับกระบอกสูบ-แก๊ส-ลูกสูบของระบบเทอร์โมไดนามิกส์ที่ง่ายที่สุด ตัวกลางภายนอกคืออากาศโดยรอบ และพื้นผิวควบคุมคือเปลือกกระบอกสูบและลูกสูบ ปฏิสัมพันธ์ทางกลและทางความร้อนของระบบอุณหพลศาสตร์ดำเนินการผ่านพื้นผิวควบคุม
ในระหว่างปฏิสัมพันธ์ทางกลของระบบเองหรือกับระบบ งานจะเสร็จเรียบร้อย ควรสังเกตว่า: งานสามารถดำเนินการได้ภายใต้อิทธิพลของผู้อื่น พลังงานไฟฟ้า,แม่เหล็ก
เมื่อพิจารณาตัวอย่างกับระบบลูกสูบ-กระบอกสูบ เราสามารถสังเกตสิ่งต่อไปนี้: งานเครื่องกลเกิดขึ้นเมื่อลูกสูบเคลื่อนที่และมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงปริมาตร ปฏิสัมพันธ์ทางความร้อนประกอบด้วยการถ่ายเทความร้อนระหว่างแต่ละส่วนของระบบและระหว่างระบบและ สิ่งแวดล้อม- ในตัวอย่างที่กำลังพิจารณา สามารถจ่ายความร้อนให้กับแก๊สผ่านผนังกระบอกสูบได้ สำหรับระบบเทอร์โมไดนามิกส์แบบเปิด การแลกเปลี่ยนเกิดขึ้นกับสภาพแวดล้อมและสสาร (กระบวนการถ่ายโอนมวล) ต่อไปนี้เราจะพิจารณาระบบเทอร์โมไดนามิกส์แบบปิด หากระบบเป็นฉนวนความร้อน เราจะเรียกมันว่าอะเดียแบติก เช่น ก๊าซในถังที่มีฉนวนกันความร้อนในอุดมคติ ระบบดังกล่าวไม่แลกเปลี่ยนความร้อนหรือสสารกับสิ่งแวดล้อมและเรียกว่า ปิด (แยก)
การแปลงความร้อนเป็นงานและในทางกลับกัน งานเป็นความร้อนดำเนินการโดยระบบที่เป็นก๊าซและไอระเหย เรียกว่าของเหลวทำงาน
นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียมีส่วนช่วยอย่างมากในการพัฒนาอุณหพลศาสตร์ในฐานะวิทยาศาสตร์: M.V. Lomonosov - กำหนดแก่นแท้ของความร้อนว่าเป็นการเคลื่อนที่ภายในของสสารนอกจากนี้เขายังได้กำหนดแก่นแท้ของกฎอุณหพลศาสตร์ที่พัฒนาขึ้นในเวลาต่อมาหนึ่งร้อยปีก่อนที่ Clausius (1850) ให้เนื้อหาของกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ ปริมาณมอบให้โดย Lomonosov ในผลงานสองชิ้นของเขาในปี 1750 และ 1760 เราสามารถพูดถึง G.G. เฮสส์ (1840) ผู้ก่อตั้งกฎหมายว่าด้วย ผลความร้อน ปฏิกิริยาเคมีศาสตราจารย์ ชิลเลอร์ เอ็น.เอ็น. (มหาวิทยาลัยเคียฟ) - ให้การพิสูจน์กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ที่เข้มงวดยิ่งขึ้น อาฟานาซีวา-เอเรนเฟสต์ T.A. เป็นครั้งแรกที่แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ในการตีความกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์สำหรับกระบวนการสมดุลและกระบวนการไม่มีสมดุลแยกกัน การวิจัยในแง่ประยุกต์และเชิงทฤษฎีดำเนินการโดยนักวิทยาศาสตร์ของ MVTU Grinevetsky, K.V. Kirsh, N.I. Mertsalov, L.K. หนังสือเรียนเกี่ยวกับอุณหพลศาสตร์ของสหภาพโซเวียตเล่มแรกเขียนโดย B.M. นักวิทยาศาสตร์ VTI, MPEI Vukalovich M.P., Kirillin V.A., Novikov I.I., Timrot D.A., Vargaftik N.B. ดำเนินการวิจัยอย่างกว้างขวางเพื่อให้ได้ข้อมูลใหม่เกี่ยวกับคุณสมบัติทางอุณหฟิสิกส์ของสารทำงานใหม่จำนวนหนึ่ง ในบรรดานักวิทยาศาสตร์ต่างประเทศ Sadi Carnot, R. Stirling, R. Mayer, Clausius, Helmholtz, Joule, Thomson, Reynolds และคนอื่น ๆ มีส่วนช่วยอย่างมากในการพัฒนาอุณหพลศาสตร์ . Carnot ในปี 1816 จดสิทธิบัตรเครื่องจักรที่ผลิตงานเนื่องจากอากาศร้อน
หมวดที่ 1 อุณหพลศาสตร์
การแนะนำ.
พื้นฐานของอุณหพลศาสตร์ทางเทคนิค
ความปลอดภัย กระบวนการทางเทคโนโลยีและโรงงานผลิต การขนส่งทางอากาศ วี ในความหมายที่แคบหมายถึงการรับรองความปลอดภัยในการบิน (FS) ซึ่งโดยทั่วไปหมายถึง ความสามารถของระบบขนส่งทางอากาศ(จำนวนทั้งสิ้นของเครื่องบิน (เครื่องบิน เฮลิคอปเตอร์) ลูกเรือ การเตรียมการบินและบริการสนับสนุน การควบคุม การจราจรทางอากาศ) ดำเนินการขนส่งทางอากาศโดยไม่คุกคามชีวิตและสุขภาพของผู้คน
ผลลัพธ์ของการบินได้รับผลกระทบ จำนวนมากปัจจัยรูปแบบการเกิดขึ้นที่ซับซ้อนมากและศึกษาอยู่ วิทยาศาสตร์ต่างๆ: วิศวกรรมความร้อน พลศาสตร์ของแก๊ส ทฤษฎีเครื่องยนต์อากาศยานและอื่น ๆ.
อุณหพลศาสตร์เป็นส่วนหนึ่ง ฟิสิกส์เชิงทฤษฎีแสดงถึงพื้นที่ที่กว้างขวางที่สุดแห่งหนึ่ง วิทยาศาสตร์ธรรมชาติสมัยใหม่- ศาสตร์แห่งการเปลี่ยนแปลง หลากหลายชนิดพลังงานเข้าสู่กันและกัน วิทยาศาสตร์นี้ตรวจสอบปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่หลากหลายและครอบคลุมปรากฏการณ์ทางเคมี เครื่องกล และเคมีกายภาพเป็นวงกว้าง
วิศวกรรมความร้อน– สาขาวิชาวิชาชีพทั่วไป (เทคนิคทั่วไป) ที่ศึกษา วิธีการรับ แปลง ถ่ายโอน และการใช้ความร้อนและ หลักการทำงานและกระบวนการทำงานของเครื่องยนต์ อุปกรณ์ และอุปกรณ์ที่ใช้ความร้อนและอื่น ๆ. วิศวกรรมความร้อนอาศัยข้อมูลจากอุณหพลศาสตร์ทางเทคนิค การถ่ายเทความร้อน และการถ่ายเทมวล
อุณหพลศาสตร์ทางเทคนิคศึกษารูปแบบของการเปลี่ยนแปลงซึ่งกันและกันของพลังงานความร้อนและพลังงานกลและเป็น(ประกอบกับทฤษฎีการถ่ายเทความร้อนและการถ่ายเทมวล) รากฐานทางทฤษฎีของวิศวกรรมความร้อนบนพื้นฐานของการคำนวณและการออกแบบเครื่องยนต์ความร้อน - กังหันไอน้ำและก๊าซเครื่องยนต์ - ดำเนินการ สันดาปภายในตลอดจนอุปกรณ์เทคโนโลยีทุกชนิด - คอมเพรสเซอร์ เครื่องอบแห้ง และ หน่วยทำความเย็นฯลฯ
พลศาสตร์ของแก๊สเป็นการศึกษาระบบเทอร์โมไดนามิกส์แบบเปิดซึ่งสารทำงานแสดงถึงการไหลของก๊าซ การออกแบบช่อง ใบพัดเครื่องจักรเทอร์โบ และอุปกรณ์อื่น ๆ เป็นไปตามหลักการและข้อสรุปของพลศาสตร์ของแก๊ส
ทฤษฎีเครื่องยนต์อากาศยานศึกษาวงจร หลักการทำงาน หลากหลายชนิดเครื่องยนต์กังหันก๊าซและลูกสูบ (GTE และ PD) และส่วนประกอบต่างๆ ตลอดจน ลักษณะการทำงาน GTE และ PD และองค์ประกอบของพวกเขา GTE มีการใช้กันอย่างแพร่หลายใน การบินพลเรือนเนื่องจากพวกเขา พลังงานสูงด้วยขนาดและน้ำหนักที่น้อยและยังเกิดจากการใช้เชื้อเพลิงชนิดราคาถูก (น้ำมันก๊าด)
วินัยทางวิชาการ“อุณหพลศาสตร์และการถ่ายเทความร้อน” คือ ส่วนสำคัญ หลักสูตรการฝึกอบรมวิศวกรเครื่องกลเฉพาะทาง” การดำเนินงานด้านเทคนิค อากาศยานและเครื่องยนต์อากาศยาน" สำหรับการฝึกทุกรูปแบบ วินัยประกอบด้วยสอง ส่วนที่เป็นอิสระ:
อุณหพลศาสตร์วิศวกรรม
การถ่ายเทความร้อน.
อุณหพลศาสตร์ทางเทคนิคเป็นส่วนหนึ่งของอุณหพลศาสตร์ซึ่งเป็นสาขาหนึ่งของฟิสิกส์เชิงทฤษฎี วัตถุงานวิจัยทางอุณหพลศาสตร์ทางเทคนิคได้แก่ เครื่องยนต์อากาศยาน – เครื่องยนต์ความร้อน, โดยศึกษารูปแบบของการเปลี่ยนแปลงความร้อนร่วมกันเป็นงานความสัมพันธ์ระหว่างความร้อนเครื่องกลและ กระบวนการทางเคมีที่เกิดขึ้นในเครื่องยนต์ความร้อน
อุณหพลศาสตร์ทางเทคนิคเริ่มพัฒนาขึ้นในช่วงทศวรรษที่ 20 ศตวรรษที่สิบเก้าแต่ถึงแม้จะอายุน้อย แต่ปัจจุบันก็สมควรที่จะครอบครองหนึ่งในนั้น สถานที่กลางระหว่างสาขาวิชากายภาพและเทคนิค
ในทางทฤษฎี อุณหพลศาสตร์ทางเทคนิคคือ แผนกทั่วไปวิทยาศาสตร์พลังงาน และในส่วนที่ประยุกต์ จะเป็นรากฐานทางทฤษฎีของวิศวกรรมความร้อนทั้งหมด ซึ่งศึกษากระบวนการที่เกิดขึ้นในเครื่องยนต์ความร้อน
ในอุณหพลศาสตร์ใช้วิธีการวิจัยสองวิธี: วิธีกระบวนการวงกลมและวิธีการฟังก์ชันทางอุณหพลศาสตร์และการสร้างทางเรขาคณิต วิธีหลังได้รับการพัฒนาและอธิบายไว้ในผลงานคลาสสิกของกิ๊บส์ วิธีการนี้ได้รับสำหรับ เมื่อเร็วๆ นี้แพร่หลาย
ในตอนต้นของวินาที ครึ่งหนึ่งของ XVIIIวี. ปัญหาทางเทคนิคที่สำคัญมากได้รับการแก้ไขแล้ว - มีการสร้างเครื่องยนต์ความร้อนสากลสำหรับอุตสาหกรรมและการขนส่ง เครื่องจักรไอน้ำเครื่องแรกถูกประดิษฐ์โดยวิศวกรชาวรัสเซีย I. I. Polzunov มันถูกสร้างขึ้นหลังจากที่เขาเสียชีวิตในปี 1766 หรือเกือบ 20 ปีก่อนเครื่องจักรไอน้ำของ James Watt I. I. Polzunov ไม่เพียงแต่สร้างเครื่องจักรไอน้ำเครื่องแรกของโลกเท่านั้น แต่ยังคิดค้นสวิตช์เกียร์ด้วยและเป็นเครื่องแรกที่จ่ายไฟให้กับหม้อต้มไอน้ำโดยอัตโนมัติ
จนถึงช่วงทศวรรษที่ 50 ของศตวรรษที่ 19 วิทยาศาสตร์ถือว่าความร้อนเป็นสารพิเศษ ไร้น้ำหนัก ทำลายไม่ได้ และไม่ถูกสร้างขึ้น - แคลอรี่ หนึ่งในคนกลุ่มแรก ๆ ที่หักล้างทฤษฎีนี้คือ M.V. Lomonosov ในปี ค.ศ. 1744 ในวิทยานิพนธ์เรื่อง “ภาพสะท้อนสาเหตุของความร้อนและความหนาวเย็น” เขาเขียนว่าความร้อนประกอบด้วย การเคลื่อนไหวภายในสสารของตัวเองและชี้ให้เห็นว่าไฟและความร้อนประกอบด้วยการเคลื่อนที่แบบหมุนของอนุภาคซึ่งประกอบเป็นส่วนประกอบของวัตถุทั้งหมด ดังนั้นในงานของเขา M.V. Lomonosov จึงวางรากฐานของทฤษฎีทางกลของความร้อน อย่างไรก็ตาม Lomonosov ไม่เข้าใจคนรุ่นเดียวกันของเขา เป็นเวลานานที่นักฟิสิกส์ยังคงพูดคุยเกี่ยวกับแคลอรี่ต่อไป ภายในกลางศตวรรษที่ 19 เท่านั้น ทฤษฎีเชิงกลของความร้อนอันเป็นผลมาจากการทำงานของนักวิทยาศาสตร์จำนวนหนึ่ง ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางและกลายเป็นพื้นฐานของอุณหพลศาสตร์ทั้งหมด
การถ่ายเทความร้อนเป็นศาสตร์ที่ศึกษากระบวนการถ่ายเทความร้อน (การแลกเปลี่ยนความร้อน) ในอวกาศที่มีสนามอุณหภูมิไม่สม่ำเสมอ สามารถเรียกการถ่ายเทความร้อนได้ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับลักษณะของการถ่ายเทความร้อน การนำความร้อน(เช่นผ่านผนังตัวเรือน) การพาความร้อน(เช่น เมื่อใบพัดกังหันเย็นลงด้วยอากาศ) และ รังสี(เช่น เมื่อส่วนผสมของเชื้อเพลิงและอากาศลุกไหม้จากเปลวไฟถึงผนังท่อเปลวไฟในห้องเผาไหม้)
อุณหพลศาสตร์ทางเทคนิคซึ่งใช้กฎพื้นฐานกับกระบวนการแปลงความร้อนเป็นงานเครื่องกลและงานเครื่องกลเป็นความร้อนทำให้สามารถพัฒนาทฤษฎีของเครื่องยนต์ความร้อนศึกษากระบวนการที่เกิดขึ้นในกระบวนการเหล่านี้และทำให้สามารถระบุประสิทธิภาพของเครื่องยนต์แต่ละชนิดได้ พิมพ์แยกกัน
หนังสือเล่มนี้สรุปพื้นฐานของอุณหพลศาสตร์ทางวิศวกรรมและการถ่ายเทความร้อน
ส่วนแรกสรุปกฎของอุณหพลศาสตร์และการประยุกต์ในการวิเคราะห์วัฏจักรของเครื่องยนต์ความร้อน กังหันก๊าซ กังหันไอน้ำ และหน่วยทำความเย็น ฯลฯ
ส่วนที่สองจะสรุปพื้นฐานทางกายภาพของการถ่ายเทความร้อน ที่พิจารณา วิธีเบื้องต้นการถ่ายเทความร้อน. แอปพลิเคชันสรุปโดยย่อ ทฤษฎีทั่วไปการถ่ายเทความร้อนและมวลเพื่อศึกษากระบวนการในร่างกายที่มีรูพรุนของเส้นเลือดฝอยคอลลอยด์แบบเปียก
หนังสือให้ คำถามควบคุมและปัญหาที่ได้รับการแก้ไขหลายอย่าง หนังสือเล่มนี้เขียนโดยใช้ระบบหน่วยสากล (SI)
ส่วนที่ 1 เทอร์โมไดนามิกส์ทางเทคนิค
บทที่ฉันบทนำ
§ 1-1 พลังงานและความสำคัญใน เศรษฐกิจของประเทศสหภาพโซเวียต
ตั้งแต่วันแรกของชีวิต รัฐโซเวียต พรรคคอมมิวนิสต์สหภาพโซเวียตให้ คุ้มค่ามากการดำเนินการตามหลักคำสอนของเลนินเรื่องการใช้พลังงานไฟฟ้าทั่วทั้งประเทศ
“ลัทธิคอมมิวนิสต์” V.I. เลนินกล่าว “คือ อำนาจของสหภาพโซเวียตบวกกับการใช้พลังงานไฟฟ้าทั่วทั้งประเทศ” ดังนั้นแนวคิดของเลนินเกี่ยวกับการใช้พลังงานไฟฟ้าโดยสมบูรณ์จึงเป็นแกนหลักของโครงการทั้งหมดซึ่งเป็นการสร้างเศรษฐกิจของลัทธิคอมมิวนิสต์
สารบัญ
คำนำฉบับพิมพ์ครั้งที่สอง
คำนำในการพิมพ์ครั้งแรก
ส่วนที่หนึ่ง อุณหพลศาสตร์ทางเทคนิค
บทที่ 1 บทนำ
บทที่สอง สมการของรัฐ ก๊าซในอุดมคติ.
บทที่ 3 ส่วนผสมของก๊าซในอุดมคติ
บทที่สี่ ก๊าซจริง.
บทที่ 5 กฎข้อแรกของอุณหพลศาสตร์
บทที่หก ความจุความร้อนของก๊าซ เอนโทรปี
บทที่เจ็ด กระบวนการทางอุณหพลศาสตร์ของก๊าซในอุดมคติ
บทที่ 8 กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์
บทที่เก้า ฟังก์ชันลักษณะเฉพาะและศักย์ทางอุณหพลศาสตร์ ความสมดุลของระบบ
บทที่ X สมการเชิงอนุพันธ์อุณหพลศาสตร์
บทที่สิบเอ็ด ไอน้ำ
บทที่สิบสอง กระบวนการทางอุณหพลศาสตร์พื้นฐานของไอน้ำ
บทที่สิบสาม การปล่อยก๊าซและไอระเหย
บทที่สิบสี่ การควบคุมก๊าซและไอระเหย การผสมก๊าซ
บทที่สิบห้า อากาศเปียก.
บทที่ 17 วัฏจักรของเครื่องยนต์สันดาปภายใน
บทที่สิบแปด วัฏจักรของหน่วยกังหันก๊าซและเครื่องยนต์ไอพ่น
บทที่สิบเก้า วัฏจักรของโรงงานกังหันไอน้ำ
บทที่ 20 รอบ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์, โรงงานไอน้ำ-แก๊ส และแมกนีโตไฮโดรไดนามิกส์
บทที่ 21 รอบการทำความเย็น
ส่วนที่สอง การถ่ายเทความร้อน
บทที่ 22 หลักการพื้นฐานของการนำความร้อน
บทที่ 23 การนำความร้อนในสภาวะคงตัวและ เงื่อนไขขอบเขตชนิดแรก
บทที่ 24 การนำความร้อนภายใต้สภาวะคงที่และสภาวะขอบเขตประเภทที่สาม ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน
บทที่ 25 การนำความร้อนภายใต้สภาวะที่ไม่มั่นคง
บทที่ XXVII การถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อนในการไหลของของไหลแบบบังคับและอิสระ
บทที่ XXVIII การถ่ายเทความร้อนเมื่อเปลี่ยน สถานะของการรวมตัวสาร
บทที่ 29 การถ่ายเทความร้อนโดยการแผ่รังสี
บทที่ XXX เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน
บทที่ 30 การถ่ายเทความร้อนและมวลในร่างกายเปียก
การใช้งาน
วรรณกรรม.
ดาวน์โหลดฟรี e-bookในรูปแบบที่สะดวกรับชมและอ่าน:
ดาวน์โหลดหนังสือ Technical Thermodynamics and heat Transfer, Nashchokin V.V., 1975 - fileskachat.com ดาวน์โหลดฟรีและรวดเร็ว
ดาวน์โหลด djvu.dll
ด้านล่างนี้คุณสามารถซื้อหนังสือเล่มนี้ในราคาที่ดีที่สุดพร้อมส่วนลดพร้อมจัดส่งทั่วรัสเซีย
1 DK 536.7(07) + 536.24 ผู้ตรวจสอบ: ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องทำความร้อนและโรงไฟฟ้าพลังความร้อนแห่งเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก มหาวิทยาลัยของรัฐการรถไฟ (Doctor of Technical Sciences, Prof. I.G. Kiselev), ศาสตราจารย์ B.S. Fokin (JSC NPO "TsKTI im. I.I. Polzunov") Sapozhnikov S.Z., Kitanin E.L. อุณหพลศาสตร์เทคนิคและการถ่ายเทความร้อน: หนังสือเรียนสำหรับมหาวิทยาลัย เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก: สำนักพิมพ์ของมหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งรัฐเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก, 2542. 319 หน้า ISBN 5-7422-0098-6 นำเสนอความรู้พื้นฐานทางอุณหพลศาสตร์ทางเทคนิคและการถ่ายเทความร้อน นำเสนอหลักการของอุณหพลศาสตร์ วิธีการคำนวณกระบวนการทางอุณหพลศาสตร์ด้วยก๊าซอุดมคติและของไหลใช้งานจริง วงจรของโรงไฟฟ้า เครื่องทำความเย็น และปั๊มความร้อน มีการอธิบายกระบวนการการนำความร้อนแบบอยู่กับที่และไม่อยู่กับที่ การถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อน และการถ่ายเทความร้อนแบบแผ่รังสี ให้พื้นฐานของการคำนวณความร้อนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ออกแบบมาสำหรับบัณฑิตในทิศทาง 551400 “กราวด์” ระบบขนส่ง- I8ВN 5-7422-0098-6 St. Petersburg State Technical University, 1999 Sapozhnikov S.Z., Kitanin E.L., 1999 2 สารบัญ คำนำ.................... ..... ................................................ . .... 1. เทอร์โมไดนามิกส์ทางเทคนิค.................................... 1.1. เรื่องและวิธีการทางอุณหพลศาสตร์ทางเทคนิค....... 1.2. แนวคิดพื้นฐานของอุณหพลศาสตร์........................ 1.2.1 ระบบอุณหพลศาสตร์และพารามิเตอร์ทางอุณหพลศาสตร์................................................ ....... ............... 1.2.2. สมดุลทางอุณหพลศาสตร์และกระบวนการทางอุณหพลศาสตร์สมดุล............................................ ...... 1.2.3.สมการความร้อน เงื่อนไข. เป็นหน้าที่ของรัฐ............................................ .......... ........................... 1.3.3. เอนทัลปีและสมบัติของมัน............................................ ...... 1.3.4. สมการของกฎข้อที่หนึ่งสำหรับก๊าซในอุดมคติ........................................ .......................................................... ........ 1.4. การวิเคราะห์กระบวนการด้วยก๊าซในอุดมคติ................................ 1.4.1 กระบวนการไอโซบาริก................................................ ........ 1.4. 2. กระบวนการไอโซคอริก................................................ ... 1.4 .3. กระบวนการไอโซเทอร์มอล................................................ ...1.4.4. กระบวนการอะเดียแบติก................................................ ... 1.4.5 . กระบวนการโพลีทรอปิก........................................ 1.4.6 แรงอัดแก๊สในคอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบ.................... 1.5 กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์................................ 1.5.1 กระบวนการที่ย้อนกลับได้และไม่สามารถย้อนกลับได้................................ 1.5.2 รอบและประสิทธิภาพ............................................ ...... ...... 1.5.3. การกำหนดหลักการที่สอง........................ 1.5.4 วงจรการ์โนต์ ทฤษฎีบทของการ์โนต์................................ 3 1.5.5 เอนโทรปี การเปลี่ยนแปลงในกระบวนการที่ย้อนกลับได้และไม่สามารถย้อนกลับได้........................................ .......... ........................... 1.5.6. แผนภาพสถานะ T-s การเปลี่ยนแปลงเอนโทรปีในกระบวนการก๊าซในอุดมคติ................................................ ........ ........................................ 1.5. 7. ระดับอุณหภูมิทางอุณหพลศาสตร์............. 1.6 รอบของเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบลูกสูบ............................................ ................................ .......................... .......... 1.6.1. วงจรที่มีการจ่ายความร้อนแบบไอโซคอริก (Otto Cycle) 1.6.2 วงจรที่มีการจ่ายความร้อนไอโซบาริก (วงจรดีเซล) ......................................... ............................................................ ............... ................ 1.6.3 การเปรียบเทียบประสิทธิภาพของรอบเครื่องยนต์สันดาปภายใน............. 1.7. วัฏจักรของหน่วยกังหันก๊าซ................................ 1.7.1 โครงการและวงจรที่มีการจ่ายความร้อนแบบไอโซบาริก.. 1.7.2. ประสิทธิภาพเชิงความร้อนของวงจรเบรย์ตัน.................... 1.7.3 วงจรการสร้างใหม่ของหน่วยกังหันก๊าซ................................... 1.7.4 ประสิทธิภาพของรอบจริง................... 1.8 อุณหพลศาสตร์ของของไหลใช้งานจริง................... 1.8.1 สมการสถานะของก๊าซจริง................... 1.8.2 การเปลี่ยนแปลงสถานะการรวมตัวของสาร.... 1.8.3. แผนภาพและตารางสถานะ.................... 1.9 วัฏจักรของโรงไฟฟ้าพลังไอน้ำ........................ ......... 1.9.1. วงจรไอน้ำการ์โนต์........................................ 1.9.2. วงจรแรงคิน................................................ ... ..... 1.10. รอบของเครื่องทำความเย็นและปั๊มความร้อน 1.10.1. วงจรรีเวอร์สคาร์โนต์................................. ................ 1.10 .2. วงจรของเครื่องทำความเย็นแบบอัดไอพร้อมระบบความร้อนยวดยิ่งและการควบคุมปริมาณไอน้ำ................................. 1.10.3 วงจรปั๊มความร้อน................................ 1.11. อากาศชื้น................................................ .......... 1.11.1 แนวคิดและคำจำกัดความพื้นฐาน...... 1.11.2. แผนภาพ h–d ของอากาศชื้น................. 2. การถ่ายเทความร้อน................. ............... ................................... 4 2.1. พื้นผิวทางอุณหพลศาสตร์และแผนภาพสถานะ……………………………………………………………… 1.2.4. ส่วนผสมของก๊าซในอุดมคติ............................................ 1.2.5 พลังงาน งาน ความร้อน................................ 1.2.6 ความจุความร้อน................................................ . ........ 1.3. กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์................................ 1.3.1 สมการของหลักการที่หนึ่ง................................ 1.3.2เกี่ยวกับการถ่ายเทความร้อน................... 2.2. การนำความร้อน................................................ . ....... 2.2.1. แนวคิดและคำจำกัดความพื้นฐาน............2.2.2. สมมติฐานไบโอ-ฟูเรียร์................................ 2.2.3 สมการเชิงอนุพันธ์ของการนำความร้อน …………………………………………… 2.2.4. เงื่อนไขเอกลักษณ์................................. 2.2.5. แบบจำลองวัตถุในปัญหาการนำความร้อน.. .... 2.3. การนำความร้อนคงที่................................ 2.3.1 การนำความร้อนของแผ่นและเปลือก......... 2.3.2. การนำความร้อนของพื้นผิวครีบ 2.4. การนำความร้อนไม่คงที่........................ 2.4.1 การนำความร้อนของวัตถุที่มีความร้อนบาง....... 2.4.2. การนำความร้อนของวัตถุกึ่งขอบเขตและแท่ง........................................ ............ .......... 2.4.3. การทำความร้อนและความเย็นของแผ่น กระบอกสูบ และลูกบอล 2.4.4. การทำความร้อนและความเย็นของวัตถุที่มีขนาดจำกัด…….. 2.4.5 ระบอบการปกครองความร้อนปกติ............................ 2.5 วิธีการโดยประมาณของทฤษฎีการนำความร้อน.. 2.5.1. การเปรียบเทียบความร้อนไฟฟ้า................................ 2.5.2 วิธีกราฟิก............................................ 2.5.3 วิธีผลต่างอันจำกัด.......................... 2.6 พื้นฐานทางกายภาพการถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อน..2.6.1. แนวคิดพื้นฐานและคำจำกัดความ........................ 2.6.2 สมการเชิงอนุพันธ์ของการพาความร้อน............ ......................... ......................... ................ 2.7. พื้นฐานของทฤษฎีความเหมือน............................................ .......... 2.7.1. ความคล้ายคลึงกันของปรากฏการณ์ทางกายภาพ.......................... 2.7.2 ทฤษฎีบทความคล้ายคลึงกัน................................................ ... 2.7.3 . สมการความคล้ายคลึง........................................ 2.7.4 กฎการสร้างแบบจำลอง................................ 2.8 การถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อนในตัวกลางเฟสเดียว..... 2.8.1. โหมดการไหลของของเหลวและก๊าซ................................ 5 2.8.2. ชั้นขอบเขต................................................ ... 2.8.3. การถ่ายเทความร้อนแบบลามิเนต ชั้นขอบเขตบนพื้นผิวเรียบ............................................ ..... .. 2.8.4. การถ่ายเทความร้อนในชั้นขอบเขตปั่นป่วนบนพื้นผิวเรียบ................................. ........................... ... 2.8.5. การถ่ายเทความร้อนระหว่างการพาความร้อนในท่อและช่อง.................................... 2.8.6. ความร้อน ถ่ายโอนในส่วนการไหลที่เสถียร .7. การถ่ายเทความร้อนระหว่างการไหลแบบราบเรียบในท่อ……………………………………………………….. 2.8.8 การแลกเปลี่ยนความร้อนที่ กระแสปั่นป่วนในท่อ...2.8.9. การถ่ายเทความร้อนระหว่างการไหลรอบท่อและมัดท่อ........................................ .......... ........................... 2.8.10. การถ่ายเทความร้อนระหว่างการพาความร้อนอิสระ........ 2.8.11. การถ่ายเทความร้อนในตัวกลางฟลูอิไดซ์....... 2.9. การถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อนระหว่างการเดือดและการควบแน่น.......................................... ........... ........................... 2.9.1. การถ่ายเทความร้อนระหว่างการเดือด................................ 2.9.2 การแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างการควบแน่น............................ 2.9.3 ท่อความร้อน................................................ ........ 2.10. การถ่ายเทความร้อนด้วยการแผ่รังสี............................................ ..... 2.10.1. พื้นฐานทางกายภาพของรังสี................... 2.10.2. การคำนวณการถ่ายเทความร้อนด้วยการแผ่รังสี................... 2.10.3 การแผ่รังสีดวงอาทิตย์................................ 2.10.4. การถ่ายเทความร้อนเชิงซ้อน................................ 2.11 เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน................................................ ........ ......... 2.11.1 การจำแนกประเภทและวัตถุประสงค์............................. ...... 2.11.2. พื้นฐานของการคำนวณความร้อน................................ 2.11.3. ประสิทธิภาพของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนจริง................................ 2.11.4 การคำนวณไฮดรอลิกของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน... ข้อมูลอ้างอิง......................................... .......... ................... 6 คำนำ “วิศวกรรมอุณหพลศาสตร์และการถ่ายเทความร้อน” เป็นรายวิชาหลักหลักสูตรหนึ่งที่เปิดสอนแก่นักศึกษาปริญญาตรีสาขาวิชาวิศวกรรมศาสตร์ สาขา “ระบบขนส่งภาคพื้นดิน” มีข้อมูลมากมายและถูกบีบอัดในแง่ของเวลาเรียนถึง 1-2 ภาคการศึกษา ดังนั้นหนังสือเรียนพื้นฐานส่วนใหญ่จึงช่วยนักเรียนได้เพียงเล็กน้อย เนื่องจากมีรายละเอียดมากเกินไป ไม่เน้นไปที่ช่วงของงานที่เกี่ยวข้องกับระบบขนส่ง และท้ายที่สุด ได้รับการออกแบบมาเพื่อหลักสูตรที่มีปริมาณมากกว่ามาก สำหรับวิศวกรขนส่ง สิ่งสำคัญคือการเข้าใจหัวข้อและแนวคิดพื้นฐานของอุณหพลศาสตร์และการถ่ายเทความร้อน และเชี่ยวชาญคำศัพท์เฉพาะทางของวิทยาศาสตร์เหล่านี้ จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องจำสูตรพื้นฐาน 10-15 สูตร (เช่น สมการสถานะก๊าซในอุดมคติ สูตรคำนวณการถ่ายเทความร้อนผ่านแผ่นหลายชั้น กฎ Stefan-Boltzmann เป็นต้น) ข้อมูลที่เหลือแม้จะมีความสำคัญ แต่ก็ต้องมีการทำความเข้าใจ นำเสนอเป็นรูปธรรม และเชื่อมโยงกับตัวอย่างจากด้านต่างๆ ของชีวิตและเทคโนโลยี ดังนั้นผู้เขียนจึงพยายามให้ความสนใจเป็นหลัก ด้านกายภาพปรากฏการณ์ที่อยู่ระหว่างการพิจารณา และ เครื่องมือทางคณิตศาสตร์พวกเขาออกจากสถานที่ที่สมควรแต่เรียบง่าย ผู้เขียนขอแสดงความขอบคุณอย่างสุดซึ้งต่อผู้ตรวจสอบ - ภาควิชาวิศวกรรมความร้อนและโรงไฟฟ้าพลังความร้อนของมหาวิทยาลัยการขนส่งแห่งรัฐเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก ในนามของดร. เทค ศาสตราจารย์วิทยาศาสตร์ I. G. Kiseleva และปริญญาเอก เทคโนโลยี รศ.วิทยาศาสตร์ V.I. Krylov และดร. เทค ศาสตราจารย์วิทยาศาสตร์ B.S. Fokin - สำหรับความคิดเห็นอันมีค่าที่ทำให้สามารถปรับปรุงข้อความต้นฉบับได้ ขอขอบคุณเป็นพิเศษสำหรับปริญญาเอก เทคโนโลยี Sciences G. G. Le Havre เพื่อขอความช่วยเหลืออย่างมากในการเตรียมต้นฉบับ; เธอเกิดแนวคิดที่จะเปรียบเทียบวิธีการคำนวณเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน N, ε กับรูปแบบการคำนวณแบบดั้งเดิม และแน่นอนว่าความช่วยเหลือในการออกแบบหนังสือจากพนักงานแผนกกลายเป็นสิ่งที่มีค่ามาก” พื้นฐานทางทฤษฎีวิศวกรรมความร้อน” มหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก 7 E. O. Vvedenskaya, R. M. Grozny, นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา Yu. V. Burtseva และ E. M. Rotinyan S. Sapozhnikov E. Kitanin 8 1. เทอร์โมไดนามิกส์ทางเทคนิค 1.1 วิชาและวิธีการเทอร์โมไดนามิกส์ทางเทคนิค อุณหพลศาสตร์ - ศาสตร์แห่งการเปลี่ยนแปลงพลังงาน - เป็นพื้นฐานสำหรับวิศวกรวิศวกรรมกำลัง ต้นกำเนิดของอุณหพลศาสตร์เกิดขึ้นพร้อมกับการปรากฏตัวของเครื่องจักรไอน้ำเครื่องแรก ในปี 1824 S. Carnot วิศวกรชาวฝรั่งเศสได้ตรวจสอบปฏิกิริยาอันทรงพลังของน้ำและไอน้ำกับส่วนต่างๆ ของเครื่องยนต์และกับสิ่งแวดล้อม เขาได้ประเมินประสิทธิภาพของเครื่องจักรไอน้ำเป็นครั้งแรก ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา หัวข้อของการศึกษาอุณหพลศาสตร์จึงเป็นกระบวนการในเครื่องจักรกำลัง การเปลี่ยนแปลงรวมของสาร เคมีฟิสิกส์ พลาสมา และกระบวนการอื่นๆ การศึกษาเหล่านี้ใช้วิธีทางอุณหพลศาสตร์: วัตถุประสงค์ของการวิจัยอาจเป็นวัตถุใดๆ ที่รวมอยู่ในสิ่งที่เรียกว่าระบบเทอร์โมไดนามิกส์ ระบบนี้จะต้อง: กว้างขวางและซับซ้อนเพียงพอเพื่อให้สามารถสังเกตกฎทางสถิติได้ (การเคลื่อนที่ของโมเลกุลของสารในปริมาตรที่แน่นอน การให้ความร้อนและความเย็นของอนุภาคของวัสดุแข็งในวัสดุทดแทน ฯลฯ ); ปิด คือ มีข้อจำกัดในทุกทิศทางเชิงพื้นที่และประกอบด้วย จำนวนจำกัดอนุภาค ไม่มีข้อจำกัดอื่นๆ สำหรับระบบเทอร์โมไดนามิกส์ วัตถุ โลกวัสดุซึ่งไม่รวมอยู่ในระบบเทอร์โมไดนามิกส์ เรียกว่า สิ่งแวดล้อม เมื่อกลับมาที่ผลงานของ S. Carnot เราสังเกตว่าน้ำและไอน้ำที่ได้รับจากนั้นเป็นระบบทางอุณหพลศาสตร์ ด้วยการติดตามปฏิกิริยาระหว่างพลังงานของน้ำและไอน้ำกับวัตถุที่อยู่รอบๆ เราสามารถประเมินประสิทธิภาพของการแปลงความร้อนที่จ่ายให้กับเครื่องจักรไปเป็นงานได้ แต่เครื่องจักรผลิตไฟฟ้าสมัยใหม่ไม่ได้ใช้น้ำในการแปลงพลังงานเสมอไป ให้เราตกลงที่จะเรียกสื่อใด ๆ ที่ใช้ในการแปลงพลังงานเป็นของไหลทำงาน 9 ดังนั้น หัวข้อของอุณหพลศาสตร์ทางเทคนิคคือกฎของการแปลงพลังงานในกระบวนการอันตรกิริยาระหว่างส่วนการทำงานกับองค์ประกอบของเครื่องจักรกำลังและกับสิ่งแวดล้อม การวิเคราะห์ความสมบูรณ์แบบของเครื่องจักรกำลังตลอดจนการศึกษาคุณสมบัติของการทำงาน ร่างกายและการเปลี่ยนแปลงในกระบวนการปฏิสัมพันธ์ ไม่เหมือน ฟิสิกส์เชิงสถิติซึ่งศึกษาแบบจำลองทางกายภาพของระบบที่มีรูปแบบปฏิสัมพันธ์ที่ชัดเจนของอนุภาคขนาดเล็ก อุณหพลศาสตร์ไม่เกี่ยวข้องกับข้อสรุปกับโครงสร้างใด ๆ ของร่างกายและกับรูปแบบการสื่อสารบางรูปแบบระหว่างองค์ประกอบของโครงสร้างนี้ อุณหพลศาสตร์ใช้กฎที่มีลักษณะเป็นสากล ซึ่งใช้ได้กับทุกวัตถุ โดยไม่คำนึงถึงโครงสร้าง กฎเหล่านี้เป็นพื้นฐานของการให้เหตุผลทางอุณหพลศาสตร์ทั้งหมด และเรียกว่าหลักการของอุณหพลศาสตร์ หลักการแรกแสดงถึงกฎการอนุรักษ์พลังงาน - กฎสากลแห่งธรรมชาติ โดยจะกำหนดสมดุลของพลังงานระหว่างปฏิกิริยาภายในระบบเทอร์โมไดนามิกส์ รวมถึงระหว่างระบบเทอร์โมไดนามิกส์กับสิ่งแวดล้อม หลักการที่สองกำหนดทิศทางของการเปลี่ยนแปลงพลังงานและขยายขีดความสามารถของวิธีทางอุณหพลศาสตร์อย่างมีนัยสำคัญ หลักการทั้งสองมีลักษณะเป็นการทดลองและสามารถใช้ได้กับระบบทางอุณหพลศาสตร์ทั้งหมด จากหลักการทั้งสองนี้ซึ่งนำเสนอในรูปแบบทางคณิตศาสตร์ จึงสามารถแสดงพารามิเตอร์ของการแลกเปลี่ยนพลังงานในระหว่างนั้นได้ ปฏิสัมพันธ์ต่างๆ,สร้างความเชื่อมโยงระหว่างคุณสมบัติของสาร เป็นต้น อย่างไรก็ตาม เพื่อที่จะนำผลมาสู่ หมายเลขเฉพาะ“ทรัพยากรภายใน” ของอุณหพลศาสตร์เพียงอย่างเดียวนั้นไม่เพียงพอ จำเป็นต้องใช้ผลการทดลองหรือทางทฤษฎีที่คำนึงถึงธรรมชาติของของไหลทำงานในระบบเทอร์โมไดนามิกส์จริง ตัวอย่างเช่น หากเราใช้ข้อมูลการทดลองเกี่ยวกับความหนาแน่นของสาร จากนั้นใช้การวิเคราะห์ทางอุณหพลศาสตร์ เราก็จะสามารถคำนวณความจุความร้อนของสารได้ เป็นต้น 10 ดังนั้น การวิจัยทางอุณหพลศาสตร์จึงขึ้นอยู่กับกฎพื้นฐานของธรรมชาติ ในขณะเดียวกัน การคำนวณทางวิศวกรรมในอุณหพลศาสตร์จะเป็นไปไม่ได้หากปราศจากการใช้ข้อมูลการทดลองหรือผลการศึกษาทางทฤษฎี คุณสมบัติทางกายภาพโทรที่ทำงาน 1.2. แนวคิดพื้นฐานของอุณหพลศาสตร์ 1.2.1 ระบบทางอุณหพลศาสตร์และพารามิเตอร์ทางอุณหพลศาสตร์ เราเรียกระบบทางอุณหพลศาสตร์ว่าร่างกายหรือระบบของร่างกายที่มีปฏิสัมพันธ์ระหว่างกันและ (หรือ) กับสิ่งแวดล้อม (โดยเฉพาะระบบดังกล่าวอาจรวมถึงส่วนการทำงานของเครื่องจักรพลังงานด้วย) คำจำกัดความไม่ได้ระบุอย่างชัดเจนว่าสิ่งใดถือเป็นระบบเทอร์โมไดนามิกส์และสิ่งใดถือเป็นสภาพแวดล้อม ตัวอย่างเช่น เราสามารถพิจารณาว่าของไหลทำงานนั้นเป็นระบบทางอุณหพลศาสตร์ และถือว่า "อย่างอื่นทั้งหมด" ถือเป็นสิ่งแวดล้อม คุณสามารถเลือกได้เพียงส่วนหนึ่งของร่างกาย และพิจารณาว่าส่วนที่เหลือและร่างกายอื่นๆ ทั้งหมดเป็นสิ่งแวดล้อม ในทางตรงกันข้าม เป็นไปได้ที่จะขยายระบบอุณหพลศาสตร์ - เพื่อรวมไว้ในนั้นนอกเหนือจากระบบแรกและอีกหลายระบบและถือว่าร่างกายอื่น ๆ ทั้งหมดเป็นสิ่งแวดล้อม การขยายหรือการแคบลงของวงกลมของวัตถุที่ประกอบกันเป็นระบบเทอร์โมไดนามิกส์ทำให้สามารถค้นหาได้ คุณสมบัติที่สำคัญหน่วยงานที่ทำงานและปฏิสัมพันธ์ด้านพลังงานระหว่างกัน เป็นที่ทราบกันว่าสารชนิดเดียวกันสามารถอยู่ในสถานะของเหลว ก๊าซ หรือของแข็งได้ ในกรณีนี้โดยธรรมชาติแล้วคุณสมบัติของสารนี้ระบบอุณหพลศาสตร์นี้จะแตกต่างกันเช่นความหนาแน่นค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของปริมาตรการซึมผ่านของแม่เหล็กความเร็วของเสียง ฯลฯ ทั้งหมดนี้รวมถึงปริมาณอื่น ๆ ที่แสดงลักษณะของสถานะ ของระบบอุณหพลศาสตร์ เรียกว่า เงื่อนไขพารามิเตอร์ทางอุณหพลศาสตร์ มีมากมาย; โดดเด่นตามประเพณี
กระทรวงศึกษาธิการและวิทยาศาสตร์ของสหพันธรัฐรัสเซีย
สหพันธรัฐปกครองตนเอง สถาบันการศึกษาการศึกษาวิชาชีพชั้นสูง
“ภาคเหนือ (อาร์กติก) มหาวิทยาลัยสหพันธรัฐตั้งชื่อตาม M.V. โลโมโนซอฟ"
สถาบันน้ำมันและก๊าซ | |
ภาควิชาวิศวกรรมความร้อน | |
131000.62 “ธุรกิจน้ำมันและก๊าซ” | |
(รหัสและชื่อสาขาที่จัดอบรม/พิเศษ) | |
ตามระเบียบวินัย “อุณหพลศาสตร์และการถ่ายเทความร้อน” | |
การบรรยายครั้งที่ 1. วิชาและวิธีการอุณหพลศาสตร์................................................ .......... ........................... | |
ระบบเทอร์โมไดนามิกส์................................................ ... ............................ | |
พารามิเตอร์ทางอุณหพลศาสตร์ของสถานะ............................................ ...................... ...... | |
สมการของรัฐ............................................ .................................................... | |
กระบวนการทางอุณหพลศาสตร์................................................ ... ........................... | |
ความจุความร้อนของก๊าซ............................................ ..... ........................................... | |
การบรรยายครั้งที่ 2. ส่วนผสมของก๊าซในอุดมคติ............................................. ............................................................ | |
การแสดงออกเชิงวิเคราะห์ของกฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์.................................... | |
กำลังภายใน................................................ ........................................... | |
การดำเนินการขยาย................................................ ... ........................................... | |
ความร้อน................................................. ................................................ ...... ............ | |
เอนทาลปี................................................ ................................................ ...... .......... | |
เอนโทรปี................................................ ................................................ ...... .......... | |
การบรรยายครั้งที่ 3. การกำหนดทั่วไปของกฎข้อที่สอง........................................ .......... ................... | |
วงจรการ์โนต์โดยตรง................................................ .......... ................................................ ....... | |
วงจรการ์โนต์ย้อนกลับ............................................ .................................................... ............ | |
การเปลี่ยนแปลงเอนโทรปีในกระบวนการที่ไม่สมดุล................................................ ....... | |
การบรรยายครั้งที่ 4 กระบวนการทางอุณหพลศาสตร์ของก๊าซในอุดมคติในระบบปิด......... | |
การบรรยายครั้งที่ 5. กระบวนการทางอุณหพลศาสตร์ของก๊าซจริง................................................ .......... ..... | |
สมการสถานะของก๊าซจริง............................................ ........................ ............ | |
การบรรยายครั้งที่ 6. สมการกฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์สำหรับการไหล.................................... | |
ไหลออกจากหัวฉีดมาบรรจบกัน............................................ ....... .................... | |
รูปแบบพื้นฐานของการไหลของก๊าซในหัวฉีดและตัวกระจายแก๊ส................................. |
การคำนวณกระบวนการไหลออกด้วย ใช้hsแผนภาพ................................ | |
การควบคุมก๊าซและไอระเหย................................................ ....... ............................ | |
การบรรยายครั้งที่ 7. ประสิทธิภาพทางอุณหพลศาสตร์ของวัฏจักรโรงไฟฟ้าพลังความร้อน......... | |
รอบของเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบลูกสูบ............................................ ........ | |
วัฏจักรของโรงงานกังหันก๊าซ............................................ ....... ........................ | |
วัฏจักรของโรงไฟฟ้ากังหันไอน้ำ............................................ .................... .................... | |
วงจรแรงคินบนไอน้ำร้อนยวดยิ่ง............................................ ....... ......................... | |
ประสิทธิภาพเชิงความร้อนของวงจร............................................ ...... .................................... | |
เครื่องทำความร้อน...................................................... ........ .......................................... ............ .... | |
ลักษณะทั่วไปของหน่วยทำความเย็น…………………………….. | |
การบรรยายครั้งที่ 8. ความรู้พื้นฐานของทฤษฎีการถ่ายเทความร้อน............................................. .......... ................................... | |
แนวคิดพื้นฐานและคำจำกัดความ……………………………………………………… | |
ทฤษฎีการนำความร้อน กฎฟูริเยร์................................................ ... ............ | |
ผนังเรียบ | |
ผนังทรงกระบอก................................................ ... .................................... | |
การบรรยายครั้งที่ 9. การถ่ายเทความร้อน................................................. ....... ........................................... ............ .... | |
ผนังเรียบ................................................ ... ............................................... ......... .. | |
ผนังทรงกระบอก................................................ ... ......................................... | |
การทวีความรุนแรงของการถ่ายเทความร้อน................................................ ..................................... | |
ฉนวนกันความร้อน................................................ ... ............................................... ........ | |
การบรรยายครั้งที่ 10 การถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อน กฎพื้นฐานของการถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อน | |
ชั้นขอบเขต................................................ ........ .......................................... ............. | |
ตัวเลขความคล้ายคลึง................................................ ... ............................................... .......... ... ... | |
การบรรยายครั้งที่ 11 กรณีพิเศษของการถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อน การไหลข้าม | |
ท่อเดี่ยวและมัดท่อ............................................ ...... ............................ | |
น้ำหล่อเย็นไหลภายในท่อ............................................ ....... ................... | |
การถ่ายเทความร้อนระหว่างการพาความร้อนตามธรรมชาติ................................................ ....... .......... | |
ค่าประมาณสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน.................................... | |
การบรรยายครั้งที่ 12. คำอธิบายกระบวนการแผ่รังสี คำจำกัดความพื้นฐาน…................................ | |
การแลกเปลี่ยนความร้อนโดยการแผ่รังสีของระบบวัตถุในตัวกลางโปร่งใส...................................... . | |
การถ่ายโอนพลังงานรังสีในตัวกลางดูดซับและแผ่รังสี...................... | |
การบรรยายครั้งที่ 13. เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน............................................. ....... ................................... | |
ประเภทของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน............................................ .......................................................... | |
พื้นฐานการคำนวณความร้อนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน............................................ ....... |
หัวเรื่อง: วิธีอุณหพลศาสตร์
อุณหพลศาสตร์ศึกษากฎของการเปลี่ยนแปลงพลังงานในกระบวนการต่างๆ
กระบวนการที่เกิดขึ้นในระบบมหภาคและมาพร้อมกับความร้อน
ไมล์เอฟเฟ็กต์ ระบบมหภาคคือปริมาตรวัสดุใดๆ
ฯลฯ ประกอบด้วย จำนวนมากอนุภาค ขนาดของระบบมหภาคไม่สอดคล้องกัน
วัดได้ ขนาดเพิ่มเติมโมเลกุลและอะตอม
ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์การวิจัยทางเทคนิคหรือทางเคมี
สกา อุณหพลศาสตร์, อุณหพลศาสตร์ ระบบชีวภาพฯลฯ อุณหพลศาสตร์ทางเทคนิคศึกษารูปแบบของการเปลี่ยนแปลงร่วมกันของพลังงานความร้อนและพลังงานกลและคุณสมบัติของวัตถุที่มีส่วนร่วมในการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้เมื่อรวมกับทฤษฎีการถ่ายเทความร้อนแล้ว จึงเป็นรากฐานทางทฤษฎีของวิศวกรรมความร้อน บนพื้นฐานของการคำนวณและการออกแบบเครื่องยนต์ความร้อนทั้งหมดรวมถึงอุปกรณ์เทคโนโลยีทุกประเภท
เมื่อพิจารณาเฉพาะระบบมหภาคเท่านั้น อุณหพลศาสตร์จะศึกษา
ความสม่ำเสมอของการเคลื่อนที่ในรูปแบบความร้อนของสสารเนื่องจากการมีอยู่ของวัตถุขนาดใหญ่
การเคลื่อนไหวและการโต้ตอบแบบไมโครอย่างต่อเนื่องจำนวนมาก
อนุภาคโครงสร้าง (โมเลกุล อะตอม ไอออน)
คุณสมบัติทางกายภาพของระบบมหภาคได้รับการศึกษาโดยวิธีทางสถิติทางอุณหพลศาสตร์ วิธีการทางสถิติขึ้นอยู่กับการใช้ theo-
ความน่าจะเป็นและแบบจำลองบางอย่างของโครงสร้างของระบบเหล่านี้และแสดงถึง
การดึงดูดแนวคิดแบบจำลองเกี่ยวกับโครงสร้างของสสารและเป็นฟีโน-
ตรรกะ (เช่นถือว่า "ปรากฏการณ์" - ปรากฏการณ์โดยรวม)
ยิ่งไปกว่านั้น ข้อสรุปหลักทั้งหมดของอุณหพลศาสตร์สามารถทำได้โดยใช้กฎเชิงประจักษ์พื้นฐานของอุณหพลศาสตร์เพียงสองข้อเท่านั้น
ต่อไปนี้ ตามวิธีทางอุณหพลศาสตร์ เพื่อความชัดเจน เราจะ
ความสามารถในการใช้แนวคิดเกี่ยวกับจลน์ศาสตร์ของโมเลกุลเกี่ยวกับโครงสร้างของสสาร
ระบบอุณหพลศาสตร์
ระบบอุณหพลศาสตร์ คือชุดของวัตถุที่มีปฏิสัมพันธ์ทางกลและทางความร้อนระหว่างกัน และกับวัตถุภายนอกที่อยู่รอบๆ ระบบ(« สภาพแวดล้อมภายนอก»).
การเลือกระบบเป็นไปตามอำเภอใจและถูกกำหนดโดยเงื่อนไขของปัญหาที่กำลังแก้ไข เนื้อหาที่ไม่รวมอยู่ในระบบเรียกว่า สิ่งแวดล้อม- ระบบแยกออกจากบริเวณโดยรอบ
สภาพแวดล้อมที่รุนแรง พื้นผิวการควบคุม(เปลือก). ตัวอย่างเช่นสำหรับ ระบบที่ง่ายที่สุด- ก๊าซบรรจุอยู่ในกระบอกสูบใต้ลูกสูบสภาพแวดล้อมภายนอก
อากาศคืออากาศโดยรอบ และพื้นผิวควบคุมคือผนังของไซ-
ลินเดอร์และลูกสูบ
ปฏิกิริยาทางกลและทางความร้อนของระบบอุณหพลศาสตร์
จะแสดงผ่านพื้นผิวควบคุม ในระหว่างปฏิสัมพันธ์ทางกล งานจะกระทำโดยตัวระบบเองหรือบนระบบ (ใน กรณีทั่วไปแรงไฟฟ้า แม่เหล็ก และแรงอื่นๆ ยังสามารถกระทำต่อระบบได้ภายใต้อิทธิพลที่ระบบจะทำงาน งานประเภทนี้สามารถนำมาพิจารณาภายในกรอบของอุณหพลศาสตร์ได้ แต่เราจะไม่พิจารณาเพิ่มเติม) ในตัวอย่างของเรา งานทางกลจะดำเนินการโดยการเคลื่อนย้ายลูกสูบและประกอบ
ได้จากการเปลี่ยนแปลงของปริมาตร ปฏิกิริยาระหว่างความร้อนประกอบด้วยการเปลี่ยนผ่านของความร้อน-
คุณอยู่ระหว่างส่วนต่างๆ ของระบบ และระหว่างระบบกับสิ่งแวดล้อม ใน
ในตัวอย่างที่กำลังพิจารณา สามารถจ่ายความร้อนให้กับแก๊สผ่านผนังกระบอกสูบได้
ในกรณีทั่วไปส่วนใหญ่ ระบบสามารถแลกเปลี่ยนกับสภาพแวดล้อมและสสารได้
(ปฏิสัมพันธ์การถ่ายโอนมวล) ระบบดังกล่าวเรียกว่าเปิด ก๊าซหรือไอน้ำไหลในกังหันและท่อ - ตัวอย่าง ระบบเปิด- ถ้า
เนื่องจากระบบไม่ผ่านขอบเขตของระบบจึงเรียกว่าปิด ในระยะยาว
เราจะพิจารณาระบบปิด เว้นแต่จะระบุไว้เป็นพิเศษ
ระบบอุณหพลศาสตร์ที่ไม่สามารถแลกเปลี่ยนความร้อนกับสิ่งแวดล้อมได้
สิ่งแวดล้อม เรียกว่า สิ่งแวดล้อม ฉนวนกันความร้อนหรืออะเดียแบติก บันทึก:
เหล้ารัมของระบบอะเดียแบติกคือก๊าซที่อยู่ในถังซึ่งมีผนังปิดอยู่
คุณเป็นฉนวนกันความร้อนในอุดมคติขจัดการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างสิ่งที่แนบมา
เรือที่มีก๊าซและวัตถุโดยรอบ เปลือกฉนวนดังกล่าวเรียกว่าอะเดียแบติก ระบบที่ไม่แลกเปลี่ยนพลังงานหรือการสั่นสะเทือนกับสภาพแวดล้อมภายนอก
สังคมเรียกว่าโดดเดี่ยว (หรือปิด)
ระบบทางอุณหพลศาสตร์ที่ง่ายที่สุดคือของไหลทำงาน
เป็นตัวแทนของการเปลี่ยนแปลงความร้อนและการทำงานซึ่งกันและกัน ตัวอย่างเช่น ในเครื่องยนต์สันดาปภายใน สารทำงานคือก๊าซที่เตรียมไว้ในคาร์บูเรเตอร์
ส่วนผสมที่ติดไฟได้ประกอบด้วยไอระเหยของอากาศและน้ำมันเบนซิน
พารามิเตอร์ทางอุณหพลศาสตร์ของรัฐ
คุณสมบัติของแต่ละระบบมีลักษณะเป็นปริมาณจำนวนหนึ่ง ซึ่งมักเรียกว่าพารามิเตอร์ทางอุณหพลศาสตร์ ลองพิจารณาบางส่วนโดยใช้แนวคิดเกี่ยวกับจลน์ศาสตร์ของโมเลกุล ก๊าซในอุดมคติเป็นกลุ่มโมเลกุลที่หายไป
มีขนาดเล็กมาก โดยมีการเคลื่อนที่และโต้ตอบความร้อนแบบสุ่ม
โต้ตอบกันระหว่างการชนเท่านั้น
ความดันเกิดจากปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลของของไหลทำงานกับ
พื้นผิวและเป็นตัวเลขเท่ากับแรงที่กระทำต่อหน่วยพื้นที่ผิวของร่างกายตามแนวปกติถึงหลัง ตามทฤษฎีจลน์ศาสตร์ของโมเลกุล ความดันก๊าซถูกกำหนดโดยความสัมพันธ์
โดยที่ n คือจำนวนโมเลกุลต่อหน่วยปริมาตร
เสื้อ - มวลโมเลกุล s 2 - ความเร็วเฉลี่ยของรูท การเคลื่อนไหวไปข้างหน้าโมเลกุล
ใน ระบบสากลความดันหน่วย (SI) แสดงเป็นปาสคาล
(1ปาสคาล=1 นิวตัน/เมตร2) เนื่องจากหน่วยนี้มีขนาดเล็กจึงสะดวกกว่าในการใช้ 1 kPa = 1,000 Pa และ
1 เมกะปาสคาล=106 ปาสคาล
ความดันวัดโดยใช้เกจวัดความดัน บารอมิเตอร์ และเกจสุญญากาศ
เกจวัดแรงดันของเหลวและสปริงจะวัดแรงดันส่วนเกิน ก่อน
ซึ่งเป็นความแตกต่างระหว่างความดันรวมหรือความดันสัมบูรณ์ที่วัดได้
สภาพแวดล้อมและความดันบรรยากาศ p atm เช่น p ex p atm p
เครื่องมือวัดความดันใต้บรรยากาศเรียกว่าสุญญากาศ
เมตร; การอ่านค่าจะให้ค่าสุญญากาศ (หรือสุญญากาศ):
r ใน r atm r เช่น ส่วนเกิน ความดันบรรยากาศเหนือความแน่นอน
ควรสังเกตว่าพารามิเตอร์สถานะคือความดันสัมบูรณ์
นี่คือสิ่งที่รวมอยู่ในสมการทางอุณหพลศาสตร์
เรียกว่าอุณหภูมิ ปริมาณทางกายภาพซึ่งแสดงถึงลักษณะเฉพาะของสเต-
ตอไม้ความร้อนในร่างกายแนวคิดเรื่องอุณหภูมิเป็นไปตามข้อความต่อไปนี้:
ถ้าทั้งสองระบบอยู่ในการสัมผัสความร้อน ถ้าอุณหภูมิไม่เท่ากัน
เมื่ออุณหภูมิเท่ากันก็จะแลกเปลี่ยนความร้อนซึ่งกันและกัน
เราก็จะไม่มีการแลกเปลี่ยนความร้อน
จากมุมมองของแนวคิดเกี่ยวกับจลน์ศาสตร์ของโมเลกุล อุณหภูมิเป็นตัววัดความเข้ม การเคลื่อนไหวด้วยความร้อนโมเลกุล ของเธอ ค่าตัวเลขที่เกี่ยวข้องกับ
ที่ไหน เค - ค่าคงที่ของโบลทซ์มันน์เท่ากับ 1.380662 10ˉ23 J/K อุณหภูมิ T,
กำหนดไว้อย่างนี้เรียกว่าสัมบูรณ์
หน่วย SI ของอุณหภูมิคือเคลวิน (K); ในทางปฏิบัติอย่างกว้างขวาง
องศาเซลเซียส (°C) ความสัมพันธ์ระหว่างสัมบูรณ์ T และ stog-
อุณหภูมิดัสนอยมีรูปแบบ
ที ที 273.15.
ใน ในสภาวะทางอุตสาหกรรมและห้องปฏิบัติการ อุณหภูมิจะวัดโดยใช้เทอร์โมมิเตอร์เหลว ไพโรมิเตอร์ เทอร์โมคัปเปิล และเครื่องมืออื่นๆ
ปริมาตรจำเพาะ v คือปริมาตรของมวลหนึ่งหน่วยของสาร
เนื้อมวล M มีปริมาตร v ตามคำจำกัดความ
โวลต์= โวลต์/เอ็ม
ในระบบ SI หน่วยปริมาตรจำเพาะคือ 1 ลบ.ม. / กก. มีความสัมพันธ์ที่ชัดเจนระหว่างปริมาตรจำเพาะของสารกับความหนาแน่นของสาร:
เพื่อเปรียบเทียบระบบกำหนดลักษณะปริมาณในสถานะที่เหมือนกัน
แนวคิดเรื่อง "ปกติ" ได้ถูกนำเสนอ สภาพร่างกาย": p = 760 มม. ปรอท = 101.325 kPa; T = 273.15 K.
ในสาขาเทคโนโลยีต่างๆและ ประเทศต่างๆแนะนำตัวของตัวเองซึ่งค่อนข้างแตกต่างออกไป
จากที่ได้รับ” สภาวะปกติ" เช่น "ทางเทคนิค" (p = 735.6 มม
Hg = 98 kPa, t =15˚C) หรือสภาวะปกติสำหรับการประเมินประสิทธิภาพของคอมเพรสเซอร์ (p =101.325 kPa, t =20˚C) เป็นต้น
หากพารามิเตอร์ทางอุณหพลศาสตร์ทั้งหมดคงที่ในเวลาและเท่ากันทุกจุดของระบบ สถานะของระบบดังกล่าวเรียกว่าสมดุล
ถ้าระหว่าง จุดต่างๆมีความแตกต่างของอุณหภูมิในระบบ
ทัวร์ ความดัน และพารามิเตอร์อื่นๆ จึงไม่สมดุล - ในระบบดังกล่าว ภายใต้อิทธิพลของการไล่ระดับพารามิเตอร์ การไหลของความร้อน สสารและอื่น ๆ เกิดขึ้น โดยมุ่งมั่นที่จะกลับสู่สภาวะสมดุล ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่า
ระบบที่แยกออกมาจะเข้าสู่สภาวะสมดุลตลอดเวลาและไม่สามารถปล่อยทิ้งไว้ได้เองตามธรรมชาติ ในอุณหพลศาสตร์คลาสสิก จะพิจารณาเฉพาะระบบสมดุลเท่านั้น
สมการของรัฐ
สำหรับระบบเทอร์โมไดนามิกส์สมดุล มีความสัมพันธ์เชิงฟังก์ชันระหว่างพารามิเตอร์สถานะ ซึ่งเรียกว่าสมการ
ยืน ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่าปริมาตร อุณหภูมิ และความดันจำเพาะ
เชื่อมต่อระบบที่ง่ายที่สุด ได้แก่ ก๊าซ ไอระเหย หรือของเหลวเข้าด้วยกัน สมการความร้อนสถานะของรูปแบบ f (p ,v ,T ) 0
สมการสถานะอาจมีอีกรูปแบบหนึ่ง: p f 1 (v,T);v f 2 (p,T);
T f 3 (p, v);
สมการเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าในบรรดาพารามิเตอร์หลักสามตัวที่กำหนดสถานะของระบบ สองตัวใดตัวหนึ่งเป็นอิสระจากกัน
ในการแก้ปัญหาโดยใช้วิธีทางอุณหพลศาสตร์ จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องรู้สมการสถานะ อย่างไรก็ตาม ไม่สามารถหาได้ภายในกรอบของอุณหพลศาสตร์ และจะต้องพบโดยการทดลองหรือโดยวิธีทางฟิสิกส์เชิงสถิติ
คิ รูปแบบเฉพาะของสมการสถานะขึ้นอยู่กับ คุณสมบัติส่วนบุคคลสิ่ง-
สมการสถานะของก๊าซในอุดมคติ
จากสมการ (1.1) และ (1.2) ตามนั้น p nkT .
พิจารณาก๊าซ 1 กิโลกรัม เมื่อพิจารณาว่ามันมี N โมเลกุล และด้วยเหตุนี้
ค่าคงที่ Nk ต่อก๊าซ 1 กิโลกรัมแสดงด้วยตัวอักษร R และ
พวกเขาเรียก ค่าคงที่ของแก๊ส- นั่นเป็นเหตุผล
ผลลัพธ์ที่ได้คือสมการคลาเปรอง
เมื่อคูณ (3) ด้วย M เราจะได้สมการสถานะของมวลก๊าซตามอำเภอใจ
พีวีเอ็มอาร์ที. |
สมการแคลเปรองสามารถมีรูปแบบสากลได้หากเรารวมสมการนี้ไว้ด้วย
ค่าคงที่ของก๊าซ 1 กม. เช่น ปริมาณก๊าซที่มีมวลเป็นกิโล-
กรัมมีค่าเท่ากับตัวเลข น้ำหนักโมเลกุลม. เมื่อใส่ M= μ และ V=V μ ใน (1.4) เราจะได้
สมการคลาเปรอง-เมนเดเลเยฟสำหรับ 1 โมลคือ:
พีวีอาร์ที
โดยที่ V คือปริมาตรของก๊าซหนึ่งกิโลโมล และ R คือค่าคงที่ของก๊าซสากล
ตามกฎของอาโวกาโดร (ค.ศ. 1811) ปริมาตร 1 กม. จะเท่ากันในหนึ่งเดียว
และสภาวะเดียวกันสำหรับก๊าซในอุดมคติทั้งหมดภายใต้สภาวะทางกายภาพปกติ
viah เท่ากับ 22.4136 m3 ดังนั้น
ค่าคงที่ของก๊าซ 1 กิโลกรัมของก๊าซคือ | ||||||||
กระบวนการทางอุณหพลศาสตร์
เรียกว่าการเปลี่ยนแปลงสถานะของระบบเทอร์โมไดนามิกส์เมื่อเวลาผ่านไป
กระบวนการทางอุณหพลศาสตร์- ดังนั้น เมื่อลูกสูบเคลื่อนที่ในกระบอกสูบ ปริมาตร รวมถึงความดันและอุณหภูมิของก๊าซที่อยู่ภายในจะเปลี่ยนไป
จะเกิดกระบวนการขยายหรืออัดแก๊ส
ตามที่ระบุไว้แล้ว ระบบถูกนำออกจากสมดุลและก่อน
ส่งมอบตามพารามิเตอร์สภาพแวดล้อมคงที่ถึงตัวมันเอง ผ่านการไม่-
เวลาใดจะกลับสู่สภาวะสมดุลอีกครั้งซึ่งสอดคล้องกับพารา-
เมตร ที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ (ไม่มี. อิทธิพลภายนอก) ทำให้ระบบกลับสู่สภาวะสมดุล
เรียกว่าการผ่อนคลายและระยะเวลาที่ระบบ
แม่กลับคืนสู่สภาวะสมดุลเรียกว่า เวลาผ่อนคลาย.
มันแตกต่างกันสำหรับกระบวนการที่แตกต่างกัน: หากจำเป็นต้องสร้างความดันสมดุลในก๊าซเสมอ ดังนั้นจำเป็นต้องปรับอุณหภูมิในปริมาตรของก๊าซเดียวกันให้เท่ากัน
เราอายุสิบขวบ นาทีและในปริมาตรของของแข็งที่ให้ความร้อน - บางครั้งหลายชั่วโมง
กระบวนการทางอุณหพลศาสตร์เรียกว่าสมดุลถ้าพารา-
มาตรวัดของระบบในระหว่างการเปลี่ยนเส้นทางค่อนข้างช้าเมื่อเทียบกับกระบวนการผ่อนคลายที่สอดคล้องกัน ในกรณีนี้ แท้จริงแล้วระบบอยู่ในสภาวะสมดุลกับสภาพแวดล้อมตลอดเวลา ซึ่งเป็นตัวกำหนดชื่อของกระบวนการ
เพื่อให้กระบวนการเกิดความสมดุล อัตราการเปลี่ยนแปลงของพารามิเตอร์ระบบ dA d จะต้องเป็นไปตามความสัมพันธ์
dA d c reL อีกครั้ง
โดยที่ A คือพารามิเตอร์ที่เปลี่ยนแปลงเร็วที่สุดในกระบวนการที่พิจารณา
เงินอุดหนุน; с rel - อัตราการเปลี่ยนแปลงของพารามิเตอร์นี้ในกระบวนการผ่อนคลาย;
เวลาผ่อนคลาย
ตัวอย่างเช่น พิจารณากระบวนการอัดแก๊สในกระบอกสูบ หากเวลาในการเคลื่อนที่ของลูกสูบจากตำแหน่งหนึ่งไปอีกตำแหน่งหนึ่งเกินเวลาผ่อนคลายอย่างมีนัยสำคัญ
จากนั้นในกระบวนการเคลื่อนลูกสูบความดันและอุณหภูมิจะมีเวลาเท่ากัน
ปริมาตรทั้งหมดของกระบอกสูบ
การจัดตำแหน่งนี้มั่นใจได้จากการชนกันของโมเลกุลอย่างต่อเนื่อง
ส่งผลให้พลังงานที่จ่ายจากลูกสูบไปยังแก๊สค่อนข้างเร็วและเท่ากัน
กระจายเป็นตัวเลขระหว่างกัน หากการกระจัดของลูกสูบในเวลาต่อมาเกิดขึ้นในลักษณะเดียวกันสถานะของระบบในแต่ละช่วงเวลาจะสมดุลในทางปฏิบัติ ดังนั้น, กระบวนการสมดุลประกอบด้วย ซีรีย์ต่อเนื่องสภาวะสมดุลต่อเนื่องกันดังนั้นในแต่ละจุด สถานะของระบบอุณหพลศาสตร์สามารถอธิบายได้ด้วยสมการสถานะของของไหลทำงานที่กำหนด นั่นคือเหตุผลว่าทำไมอุณหพลศาสตร์คลาสสิกในการศึกษาจึงทำงานเฉพาะกับกระบวนการสมดุลเท่านั้น เป็นอุดมคติที่สะดวก กระบวนการจริงซึ่งในหลายกรณีช่วยให้การแก้ปัญหาง่ายขึ้นอย่างมาก อุดมคตินี้ค่อนข้างสมเหตุสมผลเนื่องจากเงื่อนไข
(1.8) มีการปฏิบัติจริงค่อนข้างบ่อย เนื่องจากเกิดการรบกวนทางกล
การสั่นสะเทือนแพร่กระจายในก๊าซด้วยความเร็วของเสียง กระบวนการอัดแก๊สและกระบอกสูบ
จะอยู่ในสภาวะสมดุลถ้าความเร็วการเคลื่อนที่ของลูกสูบน้อยกว่าความเร็วของเสียงมาก
กระบวนการที่ไม่ตรงตามเงื่อนไข dAd rel D A rel ดำเนินไปด้วยความไม่สมดุล กล่าวคือไม่มีความสมดุล - ตัวอย่างเช่น หากอุณหภูมิโดยรอบเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ก๊าซในกระบอกสูบจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น
อุ่นเครื่องผ่านผนัง ผ่อนคลายสู่สภาวะสมดุลที่สอดคล้องกับพารามิเตอร์สภาพแวดล้อมใหม่ ในระหว่างกระบวนการผ่อนคลาย ก๊าซไม่อยู่ในสมดุลกับสิ่งแวดล้อม และไม่สามารถกำหนดลักษณะด้วยสมการสถานะได้
อย่างน้อยก็เพราะว่าใน จุดที่แตกต่างกันปริมาตรอุณหภูมิของก๊าซมีค่าต่างกัน