Тема 2 Первый закон термодинамики

Закон сохранения и превращения энергии. Полная и внутренняя энергия рабочего тела. Теплота и работа как энергетические характеристики термодинамического процесса. Аналитические уравнения первого закона термодинамики.

Понятие об энтальпии. Уравнения первого закона термодинамики для потока. Располагаемая работа процесса. Связь располагаемой работы с термодинамической работой и работой перемещения. Понятие об энтропии. Изменение энтропии в процессе. ST-диаграмма.

Литература: [1], с. 20-24; [2], с. 4-7, 9-12; [3], с. 13-21; [4], с. 30-38.

Вопросы для самоконтроля

1. Что такое внутренняя энергия? Дайте определение.

2. Дайте формулировку теплоты и работы процесса.

3. Что такое энтальпия и энтропия?

4. В чем разница между функцией состояния и функцией процесса? Приведите примеры этих функций.

5. Когда теплота, работа и изменение внутренней энергии считаются положительными, когда - отрицательными?

6. Как вычислить изменения энтропии идеального газа?

 

Тема 3 Анализ процессов идеальных газов

Общие методы исследования процессов изменения состояния рабочих тел. Политропные процессы. Основные характеристики политропных процессов. Изображение в координатах vP и sT. Основные термодинамические процессы (изохорный, изобарный, изотермический и адиабатный). Частные случаи политропного процесса.

Литература: [1], с. 24-37; [2], с. 12-20; [3], с. 21-31; [4], с. 259-285.

 

Вопросы для самоконтроля

1. Изобразите на vP - и sT -диаграммах изобарный и изохорный процессы для идеального газа.

2. Изобразите на vP и sT -диаграммах изоэнтальпийный и энтропийный процессы для идеального газа.

3. Какие процессы в термодинамике называются основными?

4. Как называется процесс, в котором все подведенное тепло идет на увеличение внутренней энергии?

5. Чему равен показатель адиабаты в изотермическом процессе идеального газа?

6. Как называется процесс, в котором работа совершается только за счет изменения внутренней энергии?

7. Как называется процесс, в котором энтальпия остается неизменной?

8. Изобразите на sT -диаграмме процесс сжатия Pvⁿ и покажите, какими площадками будет изображаться q, Du.

 

Тема 4 Второй закон термодинамики

Круговые термодинамические процессы (циклы). Прямой и обратный (обратимый) циклы Карно. Обобщенный (регенеративный) цикл Карно. Сущность второго закона термодинамики и его основные формулировки. Аналитическое выражение второго закона термодинамики. Изменение энтропии изолированной термодинамической системы. Максимальная работа и понятие об эксергии.

Литература: [1], с. 37-42; [2], с. 7- 9; [3], с. 35-48; [4], с. 54-104.

Вопросы для самоконтроля

1. Объясните, в чем отличие цикла от процесса.

2. Какие термодинамические процессы вам известны?

3. Из каких термодинамических процессов состоит прямой цикл Карно?

4. Из каких термодинамических процессов состоит обратный цикл Карно?

5. Чем оценивается эффективность прямого и обратного циклов Карно?

6. Для чего служат тепловые машины, работающие по прямому и обратному циклам?

7. Что такое термический КПД?

8. Что такое холодильный коэффициент?

9. Чему равно приращение энтропии в прямом и обратном циклах Карно?

10.Покажите на sT -диаграмме, что термический КПД прямого цикла Карно не может быть больше 1.

11.Покажите на sT -диаграмме, для прямого цикла Карно, что не все подведенное тепло превращается в полезную работу.

12.В чем состоит общность разных формулировок второго закона термодинамики?

13.Как изменяется энтропия изолированной системы при протекании в ней обратимых процессов?

14.Что такое энергия?

15.Чем определяется уменьшение работоспособности изолированной системы?

Тема 5 Реальные газы и пары

Термодинамические процессы в реальных газах и парах. Свойства реальных газов. Пары. Основные определения. Процессы парообразования на vP - и sT -диаграммах. Водяной пар. Понятие об уравнении Вукаловича-Новикова. Уравнение Боголюбова-Майера. Термодинамические таблицы воды и водяного пара; vP -, si -, sT -диаграммы водяного пара. Расчет термодинамических процессов водяного пара с помощью таблиц и is -диаграммы. Влажный воздух. Основные характеристики. Процесс сушки. Диаграмма влажного воздуха. Расчет основных процессов влажного воздуха (подогрев, сушка смеси воздуха и различных паров).

Литература: [1], с. 49-56; [2], с. 20-25; [3], с. 48-70; [4], с. 346-352, 568-580.

 

Вопросы для самоконтроля

1. Изобразите процесс парообразования на vP - и sT -диаграммах.

2. Какой пар называется влажным? Сухим? Перегретым?

3. Какой пар называется насыщенным? Чему равна его степень сухости?

4. Покажите на is -диаграмме критическую точку, - чем она характеризуется?

5. Почему на теплоэлектростанциях с повышением давления перегретого пара возникает экономия топлива?

6. Какими параметрами можно охарактеризовать состояние влажного, сухого и перегретого пара?

7. Что такое скрытая теплота парообразования? Покажите ее на sT - и is -диаграммах для какого-либо одного давления.

8. Дайте определение влажного воздуха.

9. Что такое абсолютная влажность воздуха? В каких единицах она измеряется?

10.Что такое влагосодержание воздуха? В каких единицах оно измеряется?

11.Что такое относительная влажность воздуха?

12.Что такое точка росы?

13.В каких пределах может измеряться влагосодержание?

14.Как изменяется влагосодержание воздуха при его охлаждении?

15.Как изменяется влагосодержание при нагреве воздуха?

16.Покажите на id -диаграмме, как определяется парциальное давление водяных паров.

17.Какие процессы можно построить на id -диаграмме влажного воздуха?