Термодинамические параметры

Основными понятиями, которыми оперирует термодинамика, являются теплота и работа, которые, в свою очередь, являются различными формами движения материи, различной формой проявления энергии.

Теплота (один из видов энергии) это результат молекулярного и внутримолекулярного хаотического движения частиц материи. Если теплоемкость постоянна, то теплота определяется по уравнению

,

где т – масса тела, кг;

с – теплоемкость, Дж/(кг К);

Т₁, Т₂ –температуры, К.

Работа (вид механической энергии) – направленное движение тел, происходящего под действием внешних сил. Теплота и работа определяются значениями единицы энергии - 1 Дж = 0,278·10^-6 кВт ч = 0,239·10^-2 ккал; 1 ккал = 4,19 кДж.

Температура характеризует интенсивность теплового движения атомов, молекул и других частиц, образующих равновесную термодинамическую систему. Абсолютная температура прямо пропорциональна средней кинетической энергии поступательного движения молекул

,

где т – масса, кг;

с – среднеквадратичная скорость поступательного движения молекул, м/с;

в – коэффициент пропорциональности.

Существуют две шкалы температур: Кельвина (абсолютная), ⁰К и Цельсия (относительная) ⁰С; Т (⁰К) = t(⁰С) + 273.

Давление – сила, действующая по нормали на единицу поверхности. давление может быть атмосферное р_ат, абсолютное р, избыточное р_изб. Размерность давления 1 Па = 1 н/м² = 1 (кг·м)/(м²с²); 1 атм = 0,098 МПа. Абсолютное давление окружающего воздуха называется барометрическим давлением р_бар. Избыточное давление является относительным давлением и определяется как

Р_изб = р – р_бар.

Плотность r, кг/м³, характеризуется отношением массы малого объема к этому объему; в энергетике используется и ее обратная величина – удельный объем v, м³/кг;

r = 1/v = т/V,

где V – объем, м³.

В практике используется также понятие удельного веса: γ = ρ·g= т·g/ V.

Плотность может характеризовать фазу вещества:

§ для газов - r = 0,2÷2,5 кг/м³;

§ для жидкостей - r = 500÷3000 кг/м³;

§ для твердых веществ - r > 1000 кг/м³.

Энтропия - функция состояния термодинамической системы, характеризующая направление протекания процесса теплообмена между системой и внешней средой, а также направление протекания самопроизвольных процессов в замкнутой системе; в энергетике используется значение удельной энтропии S – Дж/(кг·К);

Энтальпия - функция состояния термодинамической системы, определяемая как сумма внутренней энергии системы и произведения давления на объем системы. Удельная энтальпия h имеет размерность - Дж/кг.

Теплоемкость вещества это количество теплоты необходимое для нагрева вещества на 1⁰ С. В инженерной практике используется обычно удельная теплоемкость, т.е. нагрев 1 кг вещества на 1⁰ С. Значение удельной теплоемкости может быть представлено массовой, объемной и мольной, а также при постоянных давлениях и объемах (табл.3.1).

Таблица 3.1.

Различные виды удельной теплоемкости

Удельная теплоемкость	Размерность	При постоянном давлении	При постоянном объеме
Массовая	Дж/(кг·К)	ср	сv
Объемная	Дж/(м3·К)
Мольная	Дж/(кмоль·К)	срµ	сvµ

Существуют и другие параметры, определяющие состояние вещества, которые будут рассмотрены в дальнейшем.