Основные понятия, законы и уравнения
Понятия и определения
Предмет термодинамики.
Виды энергии и формы обмена энергией.
Состояние термодинамической системы, параметры и функции состояния.
Внутренняя энергия термодинамической системы.
Координаты термодинамического состояния и потенциалы взаимодействий.
Единицы термодинамических величин.
Уравнения состояния.
Термодинамические процессы.
Первый закон термодинамики
Первый закон термодинамики как форма закона сохранения энергии при ее превращениях.
Работа. Свойства работы как формы обмена энергией.
Теплота. Свойства теплоты как формы обмена энергией.
Теплоемкость.
Основное уравнение термодинамики.
Уравнение первого закона термодинамики для открытых систем.
Уравнение первого закона термодинамики для стационарной проточной системы. Энтальпия и располагаемая работа.
Замкнутые термодинамические процессы
Прямой цикл.
Обратный цикл.
Цикл и теорема Карно.
Цикл Карно как инструмент для построения шкалы термодинамической температуры.
Условия равновесной передачи энергии между телами с разной температурой и взаимопревращения теплоты и работы.
Второй закон термодинамики
Принцип существования энтропии.
Принцип возрастания энтропии.
Энтропия изолированной системы и деградация энергии.
Формулировки второго закона термодинамики.
Энтропия и вероятность состояния.
О доказательстве существования энтропии.
Характеристические функции и дифференциальные уравнения
Основные характеристические функции.
Свойства характеристических функций.
Дифференциальное уравнение состояния.
Дифференциальные уравнения внутренней энергии, энтальпии и энтропии.
Дифференциальные уравнения удельных теплоемкостей Cv и Ср.
Термодинамическое равновесие
Общие условия термодинамического равновесия.
Основное уравнение термодинамики для неоднородных систем.
Условия термодинамического равновесия неоднородных систем.
Условия фазового равновесия.
Фазовые переходы 1-го рода.
Фазовая Тр-диаграмма.
Фазовые переходы 2-го рода.
????Свойства и процессы идеальных газов
Термодинамические свойства и теплоемкость
Термодинамические характеристики.
Внутренняя энергия, энтальпия и энтропия.
Теплоемкость.
Основы кинетической теории теплоемкости.
Смеси идеальных газов
Парциальные давления компонентов смеси.
Состав газовой смеси.
Свойства идеальных газовых смесей.
Кажущаяся молярная масса.
Соотношения между массовыми, объемными и молярными долями компонентов газовой смеси. Плотность газовой смеси.
Теплоемкость газовой смеси.
Внутренняя энергия, энтальпия и энтропия газовой смеси.
Основные термодинамические процессы
Задачи изучения термодинамических процессов.
Изохорный процесс.
Изобарный процесс.
Изотермный процесс.
Адиабатный процесс.
Политропный процесс.
????Свойства и процессы реальных газов
Реальные газы
Качественные особенности реальных газов.
Уравнение Ван-дер-Ваальса.
Уравнение состояния в вириальной форме.
Пары
Получение пара.
Термодинамические свойства жидкости.
Термодинамические свойства поверхности раздела фаз.
Характерные состояния пара.
sh-диаграмма.
Термодинамические процессы.
Влажный воздух
Параметры влажного воздуха.
Температура мокрого термометра.
dh-диаграмма влажного воздуха.
Смешение потоков влажного воздуха.
Определение влажности воздуха по температурам мокрого и сухого термометров.
Кондиционирование воздуха.
Плазма
Плазма в природе и технике.
Свойства и классификация плазмы.
Идеальная и неидеальная плазма.
Термодинамическое и термическое равновесие в плазме.
Состав равновесной плазмы.
Термодинамические параметры плазмы.
Свойства замагниченной плазмы.
Элементы статистической термодинамики
Задачи статистической термодинамики.
Функции распределения.
Кинетическое уравнение Больцмана.
Квантовая статистика.
Определение термодинамических параметров статистическими методами.
Основы теории Онсагера.
Применение теории Онсагера к анализу процессов теплопроводности.
Применение теории Онсагера к анализу термоэлектрических эффектов.
Элементы термодинамики твердого тела
Напряженное и деформированное состояние твердого тела.
Термодинамические соотношения для системы с упругими деформациями.
Выражения для калорических свойств и функций процесса.
Пластические деформации и диссипативная функция.
Необратимые силы и экстремальные принципы неравновесной термодинамики.
????Системы с химическими превращениями
Основные понятия и уравнения
Характеристики состава сложной системы. Основное уравнение термодинамики.
Химический потенциал.
Изменение функций состояния при химических превращениях.
Тепловые эффекты реакций.
Закон Гесса.
Тепловые эффекты образования и сгорания веществ.
Зависимость теплового эффекта от температуры.
Зависимость теплового эффекта от агрегатного состояния веществ.
Химическое равновесие и сродство
Условия химического равновесия. Закон действующих масс.
Степень полноты реакции и состав равновесной смеси.
Влияние давления и объема на степень диссоциации.
Химическое сродство.
Зависимость константы равновесия от температуры Принцип Ле Шателье — Брауна.
Тепловая теорема Нернста.
Третий закон термодинамики.
Расчеты с помощью таблиц стандартных величин и таблиц полных энтальпий и энтропии.
Определение параметров состояния и состава рабочих тел и продуктов сгорания.
Растворы
Состав и парциальные свойства.
Уравнение Ван-дер-Ваальса для бинарных систем.
Законы Рауля и Генри.
Закон осмотического давления Вант-Гоффа.
Первый и второй законы Коновалова.
Реальные и многокомпонентные растворы.
????Течение газов и паров
Истечение из сосуда неограниченного объема
Основные уравнения.
Параметры торможения.
Адиабатное течение идеального газа в каналах.
Движение газа при наличии теплообмена с внешней средой.
Движение газа при наличии трения.
Истечение реальных газов и паров.
Процессы в эжекторах.
Истечение из сосуда ограниченного объема
Основные уравнения.
Истечение из сосуда ограниченного постоянного объема через отверстие постоянного сечения.
Истечение из сосуда ограниченного постоянного объема через отверстие переменного сечения.
Истечение из сосуда ограниченного переменного объема через отверстие переменного сечения.
Истечение реальных газов и паров.
Дросселирование
Условия возникновения дросселирования.
Дросселирование водяного пара.
????Процессы в тепловых машинах
Циклы тепловых двигателей с газообразным рабочим телом
Обобщенный цикл тепловых двигателей.
Циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания.
Цикл двигателя Стирлинга.
Циклы газовых турбин.
Циклы реактивных двигателей.
Сравнительный анализ циклов тепловых двигателей.
Циклы паросиловых установок
Цикл Карно.
Цикл Ренкина.
Расширение пределов рабочего процесса.
Цикл с промежуточным перегревом пара.
Бинарные циклы.
Регенеративный цикл паротурбинной установки.
Циклы ядерных энергетических установок.
Циклы парогазовых установок.
Сравнительный анализ работы тепловых машин.
Сжатие газов в компрессоре
Одноступенчатый компрессор.
Многоступенчатый компрессор.
Обратные циклы тепловых машин
Понятие об обратных циклах. Обратный цикл Карно.
Показатели эффективности обратных циклов.
Циклы газовой холодильной машины.
Циклы парокомпрессионной холодильной машины.
Цикл абсорбционной холодильной машины.
Цикл теплового насоса. Термохимический трансформатор теплоты.
Получение сжиженных газов.
Общие принципы и способы достижения сверхнизких температур.
Поведение термодинамических систем при температуре, стремящейся к абсолютному нулю.
Безмашинное преобразование энергии
МГД-генератор.
Термогенератор.
Термоэлектронный генератор.
Топливные элементы.
Работоспособность термодинамических систем
Эффективность преобразования энергии.
Функции работоспособности. Эксергия.
Эксергетические диаграммы.
Эксергетические потери и эксергетический кпд.
Эксергетический анализ работы тепловых машин.
????
Список литературы
Предметный указатель