Понедельник, 16.12.2019, 07:00 Приветствую Вас Гость

Кафедра тепломасообмінних процесів

Главная | Регистрация | Вход | RSS

Термодинáміка - Форум

[ Новые сообщения · Участники · Правила форума · Поиск · RSS ]
  • Страница 1 из 1
  • 1
Форум » Теплотехника » Лекции » Термодинáміка
Термодинáміка
TeplotexnikaДата: Среда, 25.11.2009, 09:31 | Сообщение # 1
Admin
Группа: Администраторы
Сообщений: 4
Награды: 0
Статус: Offline
Термодинáміка - розділ теоретичної фізики, що стосується законів явищ поширення та збереження тепла. Розрізняють феноменологічну та статистичну термодинаміки. Остання в свою чергу поділяється на класичну й квантову.
Термодинаміка вивчає процеси, які відбуваються в тілах, що перебувають у тепловій рівновазі з іншими тілами. Важливою характеристикою теплової рівноваги є температура. Рівняння стану пов'язує між собою такі характеристики тіл, як тиск, об'єм та температуру.
Зміни термодинамічного стану фізичних систем вивчаються при рогзляді термодинамічних процесів.
Термодинаміка вводить феноменологічно таке поняття, як ентропія.
Термодинаміка була створена завдяки потребі побудови теоретичного підґрунтя для опису роботи теполових двигунів.
Основним законом термодинаміки є так званий перший закон термодинаміки - формулювання закону збереження енергії. Другий закон термодинаміки встановлює неможливість повного перетворення теплоти в механічну роботу.

Термометр Галілея
Для розбудови теорії будь-якого явища перш за все необхідні спостереження і розумно поставлений експеримент, який вимагає вимірювальних приладів. Для термодинаміки такими вимірювальними приладами були термометр і манометр. Перший призначений для вимірювання температури, другий для вимірювання тиску. Тільки після винаходу засобів для вимірювання температура й тиск стали справжніми кількісними фізичними величинами.
Винахід термометра приписують різним ученим від Авіцени до Галілея, однак ранні прилади були радше термоскопами, за допомогою яких можна було пересвідчитися у зміні температури, а не виміряти її. Справжні термометри з'явилися тільки тоді, коли була встановлена температурна шкала, яка дозволяла градуювати будь-який термометр таким чином, щоб показувати однакову температуру в однакових умовах. Серед багатьох пропозицій температурних шкал першою прижилася шкала Фаренгейта. Фаренгейт також налагодив серійне виробництво термометрів, відкривши таким чином дорогу для встановлення законів поширення тепла.
Перші прилади для вимірювання тиску винайшли ще в IX столітті брати Бану Муса, однак справжній науковий інтрумент учені отримали тільки після винайдення в 1643 році Еванджелістою Торрічеллі ртутного барометра і встановлення одиниці тиску через висоту ртутного стовпчика в ньому.
У XVIII-му столітті зародилася калориметрія, яка дозволила вимірювати кількість теплоти. Перший калориметр винайшов Джозеф Блек.
[ред.]Газові закони
Таким чином у XVII-XVIII століттях людство мало в своєму розпорядженні засоби для встановлення взаємозв'язку температури, тиску та об'єму для газів. На ту пору хіміки уже постаралися відкрити кілька газів: кисень, водень, азот, вуглекислий газ і водяну пару. Завдяки дослідженням Бойля, Маріотта, Гей-Люссака, Шарля були відкриті закони для процесів у газах: ізотермічного - закон Бойля-Маріотта, адіабатичного, ізохоричного - закон Шарля та ізобаричного - закон Гей-Люссака.
Об'єднання цих законів привело до думки, що основну термодинамічні змінні: тиск, температура й об'єм для кожної речовини у стані теплової рівноваги зв'язані певним співвідношенням, яке отримало назву рівняння стану.
Подальші дослідження проводилися уже не для газів, близьких до абстрактного ідеального газу, а для реальних газів, для яких газові закони можуть мати зовсім іншу вигляд, і в яких можливі такі процеси, як конденсація - фазові переходи.
[ред.]Перші теорії
Першою теорією, яка намагалася пояснити теплові явища була теорія теплецю, запропонована Лавуазьє. Лавуазьє припустив існування певної невагоомої речовини, яка перетікає від гарячих тіл до холодних при встановленні теплової рівноваги між ними. Проте подальші дослідження показали, що такої речовини не існує.
У 1824 році Саді Карно опублікував мемуар «Réflexions sur la puissance motrice du feu et sur les machines propres à développer cette puissance» (Міркування щодо рухливої сили вогню та машин, спроможних використовувати цю силу), який започаткував сучасне розуміння теплових процесів. В цьому мемуарі він вводить такі поняття, які стави відомими як тепловий двигун Карно, цикл Карно, рухлива сила. Роботу Карно продовжив і виправив Еміль Клапейрон у мемуарі Puissance motrice de la chaleur (Рухлива сила тепла), опублікованому в 1834 році.

 
TeplotexnikaДата: Среда, 25.11.2009, 09:32 | Сообщение # 2
Admin
Группа: Администраторы
Сообщений: 4
Награды: 0
Статус: Offline
Перший та другий закони термодинаміки
Перший закон термодинаміки було встановлено завдяки роботам Джоуля, Маєра та Гельмгольца. Джоуль провів дослідження, які допомогли встановити пропорційність між кількістю теплоти та механічною роботою. Завдяки цим дослідженням виникло поняття енергії. Перший закон термодинаміки є формулюванням закону збереження енергії.
В 50-х та 60-х роках XIX-го століття Рудольф Клаузіус виробив поняття ентропії, сформулювавши другий закон термодинаміки. Запровадження термодинамічних потенціалів дозволило сформулювати термодинамічні закони в тому вигляді, в якому вони відомі й тепер.
Статистична фізика
В другій половині XIX-го століття почало виникати розуміння атомарної будови речовини. Якщо досі термодинаміка використовувала в основному феноменологічний підхід, то поняття атома дозволило зрозуміти термодинамічні закони на молекулярному рівні. Новий розділ фізики - статистичну фізику започаткували Джеймс Клерк Максвел, Джозая Ґібс та Людвіг Больцман. Больцману, зокрема, належить формула, яка зв'язує термодинамічну ентропію із кількістю можливих мікроскопічних станів у системі, яка стала основою для нової теорії.
На основі статистичного атомарного підходу нову інтерпретацію отримало поняття температури, як міри теплового руху атомів та молекул.
Третій закон термодинаміки
З розвитком кріогенної техніки на початку XX століття виникла можливість досліджувати властивості речовин при дуже низьких температурах. Це дозволило сформулювати третій закон термодинаміки - твердження про те, що ентропія однокомпонентних речовин прямує до нуля при зменшенні температури до абсолютного нуля.
Процеси нерівноважної термодинаміки
Рівноважна термодинаміка стала довершеною наукою на початку XX століття. Сучасні дослідження зосереджені в основному на властивостях нерівноважних та відкритих систем, вивченні процесів переносу, релаксації, самоорганізації.
 
Форум » Теплотехника » Лекции » Термодинáміка
  • Страница 1 из 1
  • 1
Поиск:

реклама
Форма входа
Логин:
Пароль:
МЕНЮ
Поиск
Калькулятор


Google

Статистика