Крутов В.И. - Техническая термодинамика (1062533), страница 3
Текст из файла (страница 3)
ческой в электрическую приводит к более короткой цепи превращений энергии, а следовательно, и к меньшим потерям и повышению рабочей температуры. Это, в свою очередь, предъявляет особые требования к механической прочности конструкционных деталей. Электрогидродинамические генераторы (в которых диэлектрическая жидкость протекает через ионизированный газ, а затем в МГД- генератор) имеют то преимущество, что не требуют очень высоких температур. 'Создание мощных и экономичных энергетических установок треаг и в настоящее время преодоления еше многих научных н технн.аких трудностей.
. В связи с этим машинный способ преобразования энергии еще дол, бУдет использоватьса в наРодном хозЯйстве, совеРшенствоватьса рразвиааться. ' Идет процесс укрупнения энергетических блоков, в которых применяется машинный способ преобразования энергии. Так, мощность ' оков паровых турбин уже достигает 1500 и даже 2500 МВт. Некотое судовые и стационарные дизели имеют диаметр цилиндра более 1в:м, а нх моторесурс превышает 10 тыс. ч.
Поэтому повышение эконо"'нчности таких энергетических машин даже на доли процента дает йародному хозяйству существенную экономию. В связи с интенсивным развитием атомной и термоядерной энергеики всемерно развивается наука о циклах атомных станций. Здесь, так же как и в обычной тепловой энергетике„ найдут применение не Ролько бинарные, но и комбинированные, каскадные циклы. Например,в верхней части тринарного цикла в качестве рабочих веществ .могут использоваться ртуть, соли металлов, жидкие щелочпые ме'таллы, в средней части — вода, в нижней части — фреоны, углекис- , лота и многие другие низкокипящие вещества. Применение в теплоэнергетическнх установках плазмы требует знания ее теплофизических свойств и изучения термодинамических про- , цессов, происходящих в плазме.
Актуальны также вопросы термодинамнческого исследования дис- : социированных газовых смесей, нонизированных газов в потоке при высоких температурах. Это, в свою очередь, заставляет вести иссле- ',. дования теплофизических свойств новых материалов. Нельзя также забывать о необходимости все более широкого ис- - пользования в народном хозяйстве энергии солнца, ветра, морских - приливов и отливов, геотермальиых установок, установок опреснения „голевых вод. Все это требует создания мощных энергетических установок, в которых вопросы термодинамики будут играть не только важную, но и основную роль, Все вышеизложенное свидетельствует о том, что знание основных .
законов и положений термодинамики необходимо для специалистов ' практически всех направлений машиностроения. Термодинамика составляет теоретическую основу многих специальных дисциплин, вклю. ченных в учебные планы высших учебных заведений. Раздел яарвый ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ,' ТЕРМОДИНАМИКИ Гпава $ ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ Я т.
Предмет термодинамики и основные черты термодннамического метода Процессы обмена энергией сопровождают любые явления в окружающем мире, поэтому термодинамика, разрабатывая общие методы изучения энергетических явлений, имеет всеобщее методологическое значение и ее методы используют в самых различных обласгях знания.
Раздел термодинамики, в котором общие методы, определения, математический аппарат разрабатываются безотносительно к какому-либо конкретному приложению, часто называют о б щ е й (нлн физической) термодинамикой. В технической термод и н з и и к е общие положения применяются для исследования явлений, сопровождающих обмен энергией в тепловой и механической формах.
Таким образом, техническая термодинамика является теорией действия тепловых машин, составляющих основу современной энергетики. Х и м и ч е а к а я т е р м о д и н а м и к а представляет собой приложение общих термодннамических соотношений к явлениям, з которых процессы обмена энергией сопровождаются изменениями химического состава учаатвующих тел. Указанное деление термодинамики на разделы является в значительной степени условным. Так, выводы общей термодинамики аправедливы для всех других ее разделов, процессы горения топлива в тепловых 'двигателях объясняются методамн химической термодинамики и г.
д. При изучении термодинамики и применении ее соотношений для анализа конкретных явлений следует учитывать те особенности термодннамического подхода к описанию явлений, которые отличают термодинамический метод от методов, принятых в других областях естественных наук. В качестве главных особенностей термодииамического метода можно указать следующие три основные его черты: 1. Термодииамнчеакий метод построен иа использовании весьма небольшого числа обобщенных закономерностей, сформулированных в результате накопления и научного анализа огромного эксперимен- 1а тальиого материала. Эти закономерности подтверждены всем опытол развития естественных наук и имеют, таким образом, весьма высокую степень достоверности, что позволяет рассматривать этн закономерности как законы природы.
Исторически этн основные аакономернаати были сформулированы в форме твк называемых трех законов или трех начал термодинамики. В качестве первого закона термодинамики иепользуется всеобщий закон сохранения н превращения энергии, аформулированиый в специальных термодинамических понятиях. Второй закон термодинамики устанавливает определенную направленность изменений, возникающих в реальных процессах обмена энергией. Этот закон не имеет той всеобщности, мзторая характерна для первого закона, и приложим лишь к тем явлениям, которые включают тепловую форму обмена энергией. Еще более ограниченную область приложения имеет т р е т н й з а кон те р м о ди н а м и к и, который обьясняет поведение вещества при температуре, стремящейся к абсолютному нулю. Иногда к числу основных законов термодинамики относят еще один, так казы ваемый «нулевой» закон — закон о термическом равновесии между телами, имеющими одинаковую температуру.
Использование наиболее достоверных универсальных законов природы делает все выводы и соотношения термодинамики также доето верными. 2. Для описания процессов обмена энергией с помощью различных соотношений, получаемых иа основе трех законов, в термодинамике используют только такие физические понятия н величины, смысл ко. торых ие связан с существующими яредставленнями о микроскопическом (молекулярном, атомарном и т.
д.) строении материн. Эти величи. ны могут быть либо непосредственно измерены, либо вычислены по термодинамическим соотношениям с использованием измеренных величин. Оии характеризуют результаты (итоги) действия огромного числа индивидуальных микроскопических частиц вещества, когда влияние каждой отдельной частицы становится неразличимым, Подобного рода величины называют макроскопическими, феноменологическими или термодннамическими в отличие от микроско. пических величин, характеризующих поведение отдельных молекул, атомов и других мельчайших частиц, составляющих макроскопичеокие тела, Примерами феноменологических величин могут служить темпе.
ратура, давление, плотность. Эти понятия имеют смысл только для макроскопических тел. Преимущество феноменологического подхода состоит в том, что справедливость термодииамических соотношений и выводов не нарущается, когда в ходе развития физики непрерывно углубляются или даже в корне изменяются представления о строении вещества.
Общие термодинамические соотношения применимы к веществам в любом состоянии — газам, парам, твердым н жидким телам, а также к электромагнитному излучению,— несмотря на большие различия в конкретных физических свойствах этих форм материи Недостаток феноменологического метода состоит в том, что для ис- ,11 пользования общих термодинамических соотношений в конкретных случаях необходима информация о свойствах веществ, что требует экепериментального исследования этих свойств каждого конкретного вещества. В конце Х1Х в. стала развиваться так называемая о т а т и и т ич е с к а я т е р м о д и н я м и к а, являющаяся разделом статистичеекой физики.
В статистической термодинамике свойства макроско. пических тел вычисляются на основе конкретных представлений о аэроении вещества из элементарных частиц (идеальный газ рассмаг ривается как совокупность невзаимодействующих частиц, твердое тело — как идеальная кристаллическая решетка и т. п.). 3. Две предыдущие особенности термодинамического меюда определяют область приложения термодинамики, устанавливая определенные границы ее действия. С одной стороны, в силу своей феноменологичности термодинамические методы исследования можно применять только к макроскопическим телам, т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
