Мушегян - Термодинамика и тепломассообмен Термодинамика – это наука о закономерностях превращения энер­гии. Она охватывает самые разнообразные явления в физике, химии, биологии и других науках. Первоначально же в середине XIX века, она возникла как  техническая термодинамика, изучающая закономерности взаимного превращения теплоты в механическую работу и являющаяся теоретическим фундаментом тепло­техники. Техническая термодинамика занимается разработкой теории тепловых двигателей и установок таких, как паровые и газовые тур­бины, двигатели внутреннего сгорания, реактивные и ракетных двигателей, холодильных и компрессорных машин. На ее основе производится расчет и проектирование технологического оборудования для осуществ­ления процессов деформации, сушки, термообработки и других, форми­руются методы прямого преобразования теплоты в электрическую энер­гию, проводится анализ эффективности термодинамических циклов, процессов теплообмена, изучаются термодинамические свойства различ­ных веществ, закономерности теплового движения и др.

В термодинамике используется феноменологический метод исследования, при котором не вводится никаких предположений о молекулярном строении изучаемых тел. В других областях физики применяется статистический метод, который из определенной молекулярной структуры тел использует теорию вероятностей и математическую статистику для определения свойств совокупности микрочастиц.

Техническая термодинамика базируется на двух основных зако­нах, установленных опытным путем и получивших название начал термодинамики.

Первый закон термодинамики характеризует количественную  сторону процессов превращения энергии и представляет собой приложение к тепловым явлениям всеобщего за­кона природы – закона превращения и сохранения энергии.

Второй  закон  термодинамики устанавливает качественную   сторону процессов, а именно,- условия протекания и направленность макроскопических процессов в системах, состоящих из большого количества частиц, утверждая, что теплота не может переходить сама собой от менее к более нагретому телу. В отличие от многих областей физики и химии термодинамика не оперирует какими-либо представлениями о микроскопической на молекулярном, атомарном уровне и т.д. структуре материи, т.е. справедливость ее выводов и соотношений не нарушается при изменении в ходе развития физики представлении о строении вещества. В этом и состоит преимущество термодинамического ме­тода, использующего для описания процессов обмена энергией величины, которые могут быть либо непосредственно измерены, либо вычислены по измеренным. Но есть и недостатки – необходимость при применении общих термодинамических соотношений знать свойства вещества, т.е. для каждого конкретного случая требуется экспериментальное исследование этих свойств.

Объектом исследования в термодинамике является термоди­намическая система, представляющая собой какое-либо тело или совокупность тел, находящихся в энергетическом взаимодействии между собой и с окружающей (внешней) средой. Простей­шим примером термодинамической системы (тела) может служить газ, на­ходящийся в цилиндре с поршнем. К окружающей среде следует отнести цилиндр и поршень, воздух, который окружает их, и т.д.

Энергетическое  взаимодействие, или передача энергии в технической термодинамике может осуществить­ся двумя способами: работой и    теплотой. Первый способ передачи энергии связан с наличием сиговых полей или внеш­него давления. Для передачи энергии этим способом тело должно либо передвигаться в сиговом поле, либо изменять своп объем под действи­ем внешнего давления. Иначе говоря, передача энергии в этом случае происходит при условии перемещения всего тела или его части в пространстве.

Второй способ передачи энергии реализуется при непосредственном контакте тел, имеющих различную температуру, путем обмена кинети­ческой энергией между молекулами соприкасающихся тел либо лучистым переносом внутренней энергии излучающих тел путем электромагнитных волн. Простейшим примером передачи энергии теплотой являются систе­мы вентиляции, кондиционирования, когда температура в помещении поддерживается за счет смешения холодного и горячего потоков воздуха.

Скачать – Мушегян Л.Е., Юрковский В.Б. Термодинамика и тепломассообмен >>

Зеркало – Мушегян Л.Е., Юрковский В.Б. Термодинамика и тепломассообмен >>