Дәріс 1
(2 сағат)
Тақырып. Техникалық жылудинамикасы
Дәріс сабақтың мазмұны
Кіріспе. Термодинамика пәні
Жылудинамика пәнінің әдістері. Негізгі түсініктер мен ережелер
Жұмыс денесі мен қоршаған орта
Негізгі күй параметрлері мен оның өлшем бірлігтері
Идеал газ күйінің теңдеуі
Жылудинамикалық процес. Тепе-теңдікті және тепе-теңсіздіктегі процестер. Қайтымды және қайтымсыз процестер
Идеалды және нақты газдар. Идеалды және нақты газдардың теңдеуі
Идеалды және реал газдардың жылусыйымдылығы
Жылу өлшемін аңықтау
Газ қоспасының жылусыйымдылығы
Ғылым саласында XVIII ғ. ортасында бірінші рет жылу теориясы облысында ғылыми ұсынысты М.В.Ломоносов енгізді,ол өзінің теориялық және эксперименттік жұмыстары мен заттың негізгі молекула-кинетикалық теориясын жасады және энергияның сақталу заңында жылу мен механикалық энергияның өзара байланысын орнатты.
Жылуды қолданудың ең тиімді әдістерін табу, жылу қондырғыларының жұмысшы процестерінің үнемділігін талдау, осы процестерді біріктіру, жылу агрегаттарының жақсы жетілген түрлерін немесе жаңа түрлерін құрып шығару үшін жылу техникасының теориялық негізін тереңдетіп оқып, жасауды қажет етеді. Жылу теориясын білімсіз күшті бу және газ трубиналарын реактивті қозғалтқыштар мен жылу қондырғыларын құру мүмкін емес еді.
Жылуалмасу пәнінде жылу энергиясының қасиетін және жылудың таралу процесін зерттейді.
Жылудинамика - макроскопиялық жүйеде жүретін әртүрлі процестердегі жылу әсерлікбен өтетін айналу заңдарын зерттейтін ғылым.
Макроскопиялық жүйе - бұл өте көп бөлшектерден тұратын кез-келген материалдық объект. Макроскопиялық жүйенің өлшемі молекулалар мен атомдар өлшемдерінен әлде қайда көп. Зерттеу тапсырмаларына байланысты жылудинамика жалпы (физикалық), химиялық және техникалық болып бөлінеді.
Техникалық жылудинамика жылу мен жұмыстың өзара айналу заңдылықтарын қарастырады;жылу және тоңазыту машиналарында жүретін жылу, механикалық және химиялық процестердің арасындағы өзара байланысын орнатады, газдар мен булар жүретін процестері және осы денелердің әртүрлі физикалық күйіндегі қасиеттерін зерттейді.
Макроскопиялық жүйенің физикалық қасиетін феноменологиялық және статистикалық әдістермен оқытады. Зерттеудің феноменологиялық әдісі макроскопиялық позицияның құбылысын оқытады,статистикалық әдіс молекуларлық, ішкі молекуларлық заңдылықтарды оқытады.Зерттеудің жылудинамикалық әдісі зат құрылысы туралы моделдік тапсырысты қажет етпейтін феноменология болып табылады.Осыдан шығатын қортынды: жылудинамиканың дедукциялық әдіс арқылы, жылудинамиканың екі негізгі заңын қолдану арқылы аламыз.Техникалық жылу динамикада негізгі түсінік болып жылудинамикалық жүйе саналады.
Жылудинамикалық жүйе деп-бір-бірімен және қоршаған ортамен механикалық, жылулық өзара әрекеттестікте болатын материалдық денелер жиынтығын айтады. Жүйені таңдау өз құзырымызда және ол алға қойған мақсат шартынан тәуелді.
Қоршаған орта - жылудинамикалық жүйеге кірмейтін дене. Жүйені қоршаған ортадан қортынды қабат бөліп тұрады.
Жылудинамика жүйенің күйін макроскопиялық орта статикалық тәуелсіз шамалар жиынтығы күй параметрлері (абсолютті қысым, абсолют температура және меншікті көлем) анықтайды.
Абсолют қысым - бұл орташа уақыт бойынша алынған күшті сипаттайтын шама. Онымен жүйе бөлшектері жүйе толтырылған ыдыстсң қабырға ауданы бірлігіне әсер етеді. Абсолютті қысымды екі прибордың-барометр және манометр(немесе вакуметр) көрсетуі арқылы анықтайды.
Егер,абсолют қысым P ыдыстағы барометрлік Pбар қысымнан көп болса,онда мына формуламен анықтайды:
P=Pбар+Pман (1)
мұнда Рман - манометр көрсеткен қысым.
Егер абсолютті қысым Р ыдыстағы барометрлік Рбарқысымнан аз болса,онда мына формуламен анықтаймыз:
P=Pбар-Pвак (2)
мұнда Pва к- вакумметр көрсеткіші.
СИ жүйесінде қысым Па-мен өлшенеді.
Абсолютті температура - жүйе құралатын газ молекулаларының орта кинетикалық энергиясына пропорционал шама.
Температура дене қызуының дәрежесін көрсететін шама, СИ өлшем бірлігінде Кельвин (К) өлшенеді.
Меншікті көлем - зат массасының бірлігіндегі көлем.
Мына формуламен анықталады:
 , (3)
|
|
мұндағы, V - заттың көлемі,м3 ;
M - зат массасы, кг.
СИ жүйесінде меншікті көлемнің өлшем бірлігі, м3/кг.
Меншікті көлемге кері шама тығыздық деп аталады.
Жүйенің бір тепе-теңдік күйінен басқа күйге өту процесін термодинамикалық процесс деп атайды.
Тепе-теңдіктегі жылудинамикалық процесс деп оның барлық параметрлеріні өзгерісі ақырын жүретін және өзгеретін процесті айтады.
Сонымен, тепе-теңдіктегі процесс жылудинамикалық жүйеде заттың өзгеруі бір күйден екінші күйге ақырын өтетін процестерді айтады.
Теңестірілмеген процесс деп тепе-теңдік күйде болмайтын процесті айтады.
Қайтымды процесс деп тура және кері бағытта да дене өзінің бастапқы күйіне қайтып келетін процесті айтады.
Қайтымсыз процесс деп өздігінен жүргенде тек бір бағытта болатын процесті айтады.
Идеал газ деп молекулалар арасындағы өзара әрекет күші жоқ,ал молекулалардың өзі көлемсіз және олар өздерін материалдық нүкте ретінде көрсететін газды айтады.
Идеал газ күйінің теңдеуі-Клапейрон теңдеуі былай жазылады:
|
(4)
|
мұнда P - қысым, Па;
V - көлем, м3;
M - масса, кг;
R - газ тұрақтысы, Дж/( кг*К);
Т - абсолютті температура, К.
Нақты гадың идеалды газдан айырмашылығы молекулалардың молекула аралық тартылыс күші бар және молекуланың көлемін ескермеуге болмайды.Нақты газдардың сапалық ерекшеліктерін Ван-дер-Ваальс теңдеуімен анықтаймыз.
 ,
|
(5)
|
мұнда, а - газ табиғатынан тәуелді пропорционалды коэффицент, (H*м4)/кг2;
в - газдың мүмкін болған сығу көлемі, м3/кг;
а/v2-ішкі қысым, Па;
(V-в) - молекула қозғалысына арналған еркін көлем, м3/кг.
Газ қоспасы деп бір-бірімен химиялық реакцияға кірмейтін жеке газдар қоспасын айтады. Қоспадағы әр газ басқа газдардан тәуелсіз өзінің бар қасиеттерін сақтайды және ол өзі ғана толтырылған көлемдегі сияқты әсер етеді. Ыдыстың қабырғасына газдың молекулалары парциалды (құрамдас бөліктері) деп аталатын қысым туғызады.
Дененің температурасын 10С өзгерту үшін, берілетін немесе одан алынатын жылу мөлшерін жылусыйымдылық деп атайды.
Жылусыйымдылықтың зат мөлшеріне қатынасын меншікті жылусыйымдылық деп атайды. Меншікті жылусыйымдылықтың мынадай түрлері бар:
массалық
Достарыңызбен бөлісу: | 
