ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
Дрейцер, С. П. Рудобашта и др., а также научная молодежь, посвящающая свои диссертационные работы решению отдельных
актуальных теоретических и практических задач.
В основах теории горения рассматривается механизм химической реакции горения, раскрытый Нобелевским лауреатом
академиком Н. Н. Семеновым и его последователями, а также физические особенности процессов горения при
различных условиях сжигания наиболее распространенных топлив. Здесь же дается методика технических расчетов горения.
Отметим еще одну важную особенность всех этих трех наук: они ориентированы на конкретную инженерную практику
и всегда доводят свои выводы и заключения до однозначных практических рекомендаций и расчетных методик.
Бурное развитие компьютерной техники и информационных технологий вооружает исследователей мощнейшим
инструментарием, позволяющим сравнительно просто проводить численное моделирование изучаемых явлений. Именно
такой подход к решению многих вопросов теплопередачи становится сегодня одним из основных, поскольку при этом
заметно сокращаются трудовые и финансовые затраты на решение поставленной задачи.
Совершенно ясно, что без глубоких знаний по всем трем этим разделам нашей учебной дисциплины невозможна успешная
инженерная деятельность, и поэтому изучению теоретических основ теплотехники придается все возрастающее значение,
особенно для будущих специалистов, непосредственно связанных с теплоэнергетикой.
1 ОСНОВЫ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА
Принципы термодинамики бросают
яркий свет на все явления природы
Д. Максвелл
1.1 ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ ТЕРМОДИНАМИКИ
1.1.1 Основные термины термодинамики
О
кружающий нас мир материален, материя находится в непрерывном движении. Меру движения материи называют энергией.
Чаще всего мы встречаемся с механической и тепловой формами движения материи. В первом случае движение связано с
перемещением в пространстве макрообъемов материи, а во втором – с движением только на микроуровне (тепловое
движение молекул). Изменения энергии в результате таких движений называют соответственно механической работой и
теплотой.
Тело или группу макротел, энергетические свойства которых подлежат изучению, называют термодинамической
системой. Все остальные тела, способные взаимодействовать с системой, составляют окружающую среду. Границу между
системой и средой называют контрольной поверхностью. Если контрольная поверхность допускает обмен массой между
системой и окружающей средой, то систему называют открытой, если же такой обмен невозможен, – систему называют
закрытой. Закрытые системы проще и именно с них начинают изучение основ термодинамики.
Одну из аксиом термодинамики составляет ее нулевое правило: всякие изменения в системе возможны только в результате
взаимодействия с окружающей средой. Априорно принимая это положение, мы исключаем из объектов анализа многие
биологические системы, обладающие способностью самопроизвольных изменений.
Состояния и свойства системы характеризуются рядом физических величин. При взаимодействии с окружающей
средой некоторые из них изменяются, и их называют параметрами состояния системы. Другие же величины при этом
практически не меняют своего численного значения и их называют физическими константами. Физконстанты характеризуют
свойства вещества, заполняющего систему, а параметры состояния – особенности состояния этого вещества. Примеры
параметров: р, Т, V (давление, температура, объем); примеры физконстант: с
р
, r (теплоемкость, теплота парообразования).
Систему называют однородной, если параметры ее не изменяются в пространстве, и равновесной, если они не
изменяются по времени. Нулевое правило термодинамики иногда формулируют и так: при отсутствии внешних воздействий
система рано или поздно приходит к однородному и равновесному состоянию.
Параметры состояния можно разделить на две группы. Потенциалами p называют такие параметры, разница которых в
среде и системе является движущей силой взаимодействия. При
ii
pp
вн
=
взаимодействие i-го рода невозможно.
Взаимодействие в принципе возможно только при
ii
pp
вн
≠
. Примеры потенциалов: р, Т, Е (электрический потенциал).
Координатами
i
x называют такие параметры, изменение которых в системе свидетельствует о протекании взаимодействия.
Если
0≠
i
xd , то взаимодействие совершается, при 0
=
i
xd взаимодействие не совершается даже при наличии необходимой
разности потенциалов (из-за наличия частичной или полной изоляции системы). Примеры координат: V, m (при химических
взаимодействиях), число электрических зарядов, протекающих при электрических взаимодействиях и др. Вдумчивый анализ
позволяет обнаружить для любого типа взаимодействий и потенциал, и координату состояния.
По аналогии с математической теорией поля в термодинамике принято следующее правило знаков для потенциалов:
разность
ii
pp
вн
− считается положительной (т.е.
ii
pp
вн
> ), если при этом возникает процесс взаимодействия с
возрастанием соответствующей координаты состояния (
0>
i
xd ).
Координату теплового состояния называют энтропией. Сложность этого параметра в том, что он носит статистический
характер и не обнаруживается непосредственным опытом или измерениями. Энтропия системы определяется вероятностью
ее состояния. Под вероятностью состояния системы понимают число способов, которыми можно достичь данного состояния,
начиная от некоторого первоначального. Поэтому вероятность состояния системы в числовой форме отражает меру
хаотичности расположения элементов, ее составляющих. Минимальной частицей макромира является молекула. Значит,
вероятность состояния характеризует степень упорядоченности (или беспорядка) распределения молекул в объеме
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- …
- следующая ›
- последняя »
