02-spis tresci
advertisement
Spis treści PRZEDMOWA……………………………………………………………. WYKAZ WAśNIEJSZYCH OZNACZEŃ………………………………. 11 13 I. POJĘCIA PODSTAWOWE W TERMODYNAMICE………………. 19 Wykład 1: WPROWADZENIE DO PRZEDMIOTU………………… 19 19 21 22 22 22 26 26 30 31 31 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. 1.6. Wstęp …………………………………………………………………... Metody badawcze termodynamiki……………………………………... Aksjomaty termodynamiki fenomenologicznej………………………... Czynnik termodynamiczny…………………………………………….. 1.4.1. Materia i sposoby jej określania………………………………… 1.4.2. Rodzaje czynnika termodynamicznego ………………………… Układ termodynamiczny i otoczenie ………………………….............. Uzupełnienia…………………………………………………………… Pytania sprawdzające …………………………………………………. Zadania do samodzielnego rozwiązania………………………………. Wykład 2: IDENTYFIKACJA UKŁADU TERMODYNAMICZNEGO 33 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5. Parametry układu……………………………………………………….. Stan układu …………………………………………………………….. Równania stanu układu ………………………………………………... Pojęcie przemiany termodynamicznej i obiegu………………………… Równowaga termodynamiczna………………………………………… 2.5.1. Zerowa zasada termodynamiki a równowaga termiczna ……….. 2.5.2. Stan równowagowy i stan ustalony układu……………………… 2.5.3. Pojęcie przemiany równowagowej (quasistatycznej)……………. Pytania sprawdzające ………………………………………………….. Zadania do samodzielnego rozwiązania……………………………….. 33 34 35 36 39 41 42 44 44 45 II. ZAGADNIENIA PIERWSZEJ ZASADY TERMODYNAMIKI……. 47 Wykład 3: ENERGIA UKŁADU I SPOSOBY JEJ ZMIANY ……… 47 47 47 48 49 51 53 55 56 3.1. 3.2. Pojęcie energii układu …………………………………………………. 3.1.1. Energia zewnętrzna układu……………………………………… 3.1.2. Energia wewnętrzna układu……………………………………… Sposoby zmiany energii układu ………………………………………... 3.2.1. Pojęcie i rodzaje pracy ………………………………………….. 3.2.2. Praca absolutna (bezwzględna) ………………………………….. 3.2.3. Praca uŜyteczna w przemianie quasistatycznej…………………... 3.2.4. Praca w układzie z tarciem ………………………………………. 6 Spis treści 3.3. 3.2.5. Praca techniczna …………………………………………………. WyraŜenie Pfaffa w równaniach termodynamiki……………………….. Pytania sprawdzające …………………………………………………... Zadania do samodzielnego rozwiązania………………………………… Wykład 4: WZAJEMNE ZWIĄZKI ENERGII, PRACY I CIEPŁA 4.1. 4.2. 4.3. 4.4. 4.5. 4.6. Praca w układzie adiabatycznym ………………………………………. Praca przetłaczania ……………………………………………………... Pojęcie entalpii …………………………………………………………. Pojęcie ciepła w termodynamice ……………………………………… Sformułowanie pierwszej zasady termodynamiki (I ZT)……………… 4.5.1. Równania pierwszej zasady termodynamiki ……………………. 4.5.2. Zastosowanie pierwszej zasady termodynamiki w odniesieniu do obiegu ……………………………………………………………. Zamiana pracy na ciepło ……………………………………………….. Pytania sprawdzające …………………………………………………... Zadania do samodzielnego rozwiązania………………………………… Wykład 5: NIEKTÓRE KONSEKWENCJE PIERWSZEJ ZASADY TERMODYNAMIKI ……………………………….…..... 58 61 63 64 67 67 68 68 70 72 74 75 77 78 79 Interpretacja graficzna pierwszej zasady termodynamiki ....................... Bilans energii układu otwartego………………………………………... Ogólne pojęcie ciepła właściwego…………………………………….. 5.3.1. Średnie ciepło właściwe i jego interpretacje …………………… 5.3.2. Ciepło właściwe według pierwszej zasady termodynamiki…….. Pytania sprawdzające …………………………………………………. Zadania do samodzielnego rozwiązania………………………………. 81 81 81 87 88 91 93 93 III. ZAGADNIENIA DRUGIEJ ZASADY TERMODYNAMIKI……… 95 5.1. 5.2. 5.3. Wykład 6: WPROWADZENIE DO DRUGIEJ ZASADY TERMODYNAMIKI …………………………………….. 6.1. 6.2. 6.3. 6.4. 6.5. 6.6. 6.7. Wstęp……………………………………………………………………. Kierunkowość procesów rzeczywistych ……………………………….. Nieodwracalność przemian termodynamicznych ……………………… Pojęcie entropii ………………………………………………………… Zasada wzrostu entropii ……………………………………………….. Układ współrzędnych T – S ………………………………………………….. Sformułowania drugiej zasady termodynamiki (tzw. werbalne)……….. Pytania sprawdzające …………………………………………………... Wykład 7: OBIEGI W ŚWIETLE DRUGIEJ ZASADY TERMODYNAMIKI ……………………………………. 7.1. Obiegi prawobieŜne (silnikowe) ……………………………………….. 95 95 95 97 99 102 105 106 108 109 109 7.2. Spis treści 7 7.1.1. Pojęcie i interpretacja pracy obiegu …………………………….. 7.1.2. Całka Clausiusa dla obiegu prawobieŜnego ……………………. 7.1.3. Sprawność obiegu silnika cieplnego …………………………….. 7.1.4. PrawobieŜny odwracalny obieg Carnota ………………………... Obiegi lewobieŜne maszyn cieplnych roboczych ……………………… 7.2.1. Pompa ciepła a chłodziarka ……………………………………… 7.2.2. Współczynnik wydajności cieplnej obiegu lewobieŜnego …….... 7.2.3. LewobieŜny odwracalny obieg Carnota ……………………….... Pytania sprawdzające …………………………………………………... Zadania do samodzielnego rozwiązania………………………………… 110 111 115 117 119 120 121 123 125 125 Wykład 8: NIEKTÓRE KONSEKWENCJE DRUGIEJ ZASADY TERMODYNAMIKI ………………………………………. 8.1. 8.2. 8.3. 8.4. 8.5. Połączony zapis pierwszej i drugiej zasady termodynamiki …………… Termodynamiczna skala temperatury…………………………………... Funkcje termodynamiczne i związki między nimi …………………….. 8.3.1. Energia swobodna układu……………………………………….. 8.3.2. Entalpia swobodna układu………………………………………. 8.3.3. Podstawowe równania róŜniczkowe termodynamiki ……………. Kryteria równowagi termodynamicznej ……………………………….. Pojęcie i interpretacja egzergii …………………………………………. Pytania sprawdzające …………………………………………………... Zadania do samodzielnego rozwiązania………………………………… IV. TERMODYNAMIKA GAZÓW DOSKONAŁYCH I PÓŁDOSKONAŁYCH ………………………………………….. Wykład 9: RÓWNANIA STANU GAZU DOSKONAŁEGO ………. 9.1. 9.2. 9.3. Modele gazowych czynników termodynamicznych …………………… Termiczne równanie stanu gazu doskonałego…………………………... Kaloryczne równania stanu gazu doskonałego i półdoskonałego……... 9.3.1. Ciepło właściwe …………............................................................. 9.3.2. Energia wewnętrzna ……………………………………………... 9.3.3. Entalpia…………………………………………………………... 9.3.4. Entropia ………………………………………….......................... Pytania sprawdzające …………………………………………………... Zadania do samodzielnego rozwiązania………………………………… Wykład 10: PRZEMIANY TERMODYNAMICZNE ODWRACALNE …………………………………………. 10.1. 10.2. 10.3. Wprowadzenie ………………………………………………………….. Uogólniona przemiana politropowa……………………………………. Szczególne przypadki przemiany politropowej………………………… 10.3.1. Przemiana izotermiczna ……………………………………….. 127 127 128 131 132 133 134 137 139 143 143 145 145 145 146 151 151 157 161 161 163 164 167 167 167 175 176 8 Spis treści 10.3.2. Przemiany izobaryczna i izochoryczna ………………………… 10.3.3. Przemiana adiabatyczna odwracalna (izentropowa) …………… Pytania sprawdzające …………………………………………………... Zadania do samodzielnego rozwiązania………………………………… Wykład 11: PRZEMIANY TERMODYNAMICZNE NIEODWRACALNE …………………………………….. 11.1. 11.2. 11.3. 11.4. 11.5. 11.6. Wprowadzenie …………………………………………………………. Przemiana adiabatyczna nieodwracalna ……………………………….. Przemiana dławienia……………………………………………………. Wymiana ciepła przy skończonej róŜnicy temperatury ………………... Mieszaniny (roztwory) gazów doskonałych ……………….................... Przemiana mieszania gazów doskonałych ……………………………... Pytania sprawdzające …………………………………………………... Zadania do samodzielnego rozwiązania………………………………… 179 182 186 187 189 189 189 193 196 198 202 205 205 V. ZARYS TERMODYNAMIKI GAZÓW RZECZYWISTYCH……… 207 Wykład 12: POJĘCIE GAZU RZECZYWISTEGO I OPIS PARAMETRÓW JEGO STANU ...................................... 12.1. 12.2. 12.3. 12.4. 12.5. Wprowadzenie………………………………………………………….. Równanie termiczne stanu gazu rzeczywistego ………………………... Pojęcie fazy i przemiany fazowej …………………………………........ Pojęcie równowagi fazowej ……………………………………………. Przejścia fazowe ………………………………………………………... Pytania sprawdzające …………………………………………………... Wykład 13: WYBRANE ZAGADNIENIA TERMODYNAMIKI PARY WODNEJ .................................................................. 13.1. 13.2. 13.3. 13.4. 13.5. Wykres przemian fazowych dla wody …………………………………. Izobaryczny proces wytwarzania pary wodnej ………………………… Parametry termiczne i kaloryczne pary nasyconej mokrej…………….. Wykresy termodynamiczne pary wodnej ……………………………… Podstawowe przemiany termodynamiczne pary wodnej ………………. Pytania sprawdzające …………………………………………………... Zadania do samodzielnego rozwiązania………………………………… Wykład 14: OBIEGI SIŁOWNI PAROWEJ ……………………..….. 14.1. 14.2. 14.3. Wprowadzenie …………………………………………………………. Obieg porównawczy Clausiusa – Rankine ‘a ………………………….. Metody podwyŜszenia sprawności termicznej siłowni parowej w obiegu Clausiusa – Rankine’a ……………………………………………….. 14.3.1. Zmiana parametrów pary w kotle i skraplaczu…………………. 207 207 209 217 219 219 221 223 223 225 227 230 235 242 243 245 245 246 252 252 Spis treści 14.4. 14.3.2. Międzystopniowy przegrzew pary ……………………………. 14.3.3. Regeneracja ciepła w siłowni parowej …………………………. 14.3.4. Zastosowanie siłowni dwuczynnikowej (binarnej) ……………. Moc i sprawność rzeczywistego obiegu siłowni parowej ……………… Pytania sprawdzające …………………………………………………... Zadania do samodzielnego rozwiązania………………………………… Wykład 15: PODSTAWY TERMODYNAMIKI POWIETRZA WILGOTNEGO …………………………………………. 15.1. 15.2. 15.3. 15.4. 15.5. Wprowadzenie ………………………………………………………… Pojęcie powietrza wilgotnego i jego rodzaje …………………………... Parametry powietrza wilgotnego ………………………………………. Równanie termiczne stanu powietrza wilgotnego …………………….. Podstawy budowy wykresu h – x Molliera …………………………… 15.5.1. Wykres ciśnień cząstkowych pary wodnej w powietrzu wilgotnym……………………………………………………… 15.5.2. Podziałka kierunkowa przemian na wykresie h – x …………… Pytania sprawdzające …………………………………………………. Zadania do samodzielnego rozwiązania………………………………. BIBLIOGRAFIA ………………………………………………….. 9 253 255 257 259 261 261 263 263 263 264 270 271 275 276 279 280 281 10 Spis treści
