ТЕПЛОФИЗИКА И ОСНОВЫ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ
ТЕПЛОТЕХНИКИ
81
ГЛАВА 5. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОЙ
ТЕРМОДИНАМИКИ
5.1. Параметры состояния
При изучении тепловой работы промышленных агрегатов необходимо
знание закономерностей, излагаемых в научной дисциплине, которая
называется технической термодинамикой.
Термодинамика в целом изучает преобразование всех видов энергии в
твердых, жидких и газообразных телах. Она включает в себя в качестве
частных случаев техническую, химическую и релятивистcкую термодинамику.
Техническая термодинамика связана с практикой работы тепловых
двигателей и агрегатов. Название техническая обусловливается ее прикладным
характером. В данной главе даются лишь основные сведения, прямо или
косвенно связанные с работой нагревательных устройств.
Термические преобразования осуществляются при помощи рабочих тел.
К ним относятся газы и их смеси, а также пары жидкостей. Ниже
рассматриваются, в первую очередь, шесть параметров состояния.
Первая группа: абсолютное давление
Р
, абсолютная температура
Т
,
удельный объем
V'
.
Вторая группа: внутренняя энергия
U
, энтальпия
i
и энтропия
S
.
Давление и температура не зависят от массы тела. Такие параметры
называются интенсивными. Остальные параметры являются экстенсивными и
обладают свойствами аддитивности (слагаемости). Часто эти параметры
относятся к 1 кг (м
3
, кмоль) рабочего вещества. Естественно, что в этом случае
аддитивность отсутствует.
Первая группа параметров подробно рассмотрена в главе 3. В ней даны
необходимые сведения о физической сущности этих параметров, соотношении
их с другими системами единиц и несистемными единицами.
С помощью кинетической теории газов в курсе общей физики выводятся
основные газовые законы (Бойля–Мариотта, Гей–Люсака и др.). При
теоретическом выводе пренебрегают силами притяжения и суммарным
объемом самих молекул. Газы, которые подчиняются этим законам, называются
идеальными. Реальные газы при небольших плотностях и при не очень низких
температурах мало отличаются в большинстве случаев от идеальных. По этой
причине при практических расчетах в большинстве случаях используют
закономерности идеальных газов.
Первые три основных параметра состояния взаимосвязаны между собой:
F
(
P
,
V'
,
T
) = 0.
(5.1)
В уравнении (5.1) два из трех переменных являются неизменными:
P
=
f
1
(
V'
,
T
);
V
=
f
2
(
P
,
T
);
T
=
f
3
(
P
,
V'
).
