Жылутехниканың теория негіздері. Қысым, температура, көлем, энтропия, энтальпия жайлы ақпарат

Пән: Электротехника
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 9 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасының Білім және Ғылым министрлігі

Семей қаласының Шәкәрім атындағы мемлекеттік университеті

Факультет: Инженерлік-технологиялық

Кафедра: «Техникалық физика және жылу энергетикасы»

СӨЖ

Тақырыбы: «Жылутехниканың теория негіздері. Қысым, температура, көлем, энтропия, энтальпия»

Пән атауы: Мамандыққа кіріспе

Тексерген: Сейсенбаева М. К.

Орындаған: Саматова Б.

Топ: ТЭ-517

Семей - 2015ж.

Мазмұны

КІРІСПЕ3

1. Жылутехниканың теория негіздері . . .

1. 1. Қысым4

1. 2. Температура5

1. 3. Көлем6

1. 4. Энтропия6

1. 5. Энтальпия7

Энтальпия7

Энтальпия8

ҚОРЫТЫНДЫ9

ЖЫЛУ ТЕХНИКАСЫ9

ЖЫЛУ МАШИНАСЫ10

ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР:10

КІРІСПЕ

Iшкi энергия туралы түсiнiк. Макроденелерд механикалық энергиямен қатар, өздерiнiң iштерiне тұйықталған энергияға ие. Ол - iшкi энергия. Ол барлық энергетикалық түрленулердiң балансына кiредi. Механикалық жұмыс жасамай-ақ денелердi қыздырғанда, олардың iшкi энергиясы ұлғаяды. Iшкi энергияның механикалық энергияға айналуының керi процесi болатыны сөзсiз. Молекулалық-кинетикалық теория көзқарасынан макроскопиялық дененiң iшкi энергиясы барлық молекулалардың ретсiз қозғалыстарының кинетикалық энергиялары мен олардың бiр-бiрiмен өзара әсерiнiң потенциалдық энергияларының қосындысына тең. Жылу техникасы - жылу энергиясын алу мен оны пайдалану әдістерін қамтитын ғылым мен техника саласы. Адамзат қоғамы пайдаланатын жылудың негізгі көзі - жанған кезде жылу бөлетін табиғи органикалық отындар. Ол қатты, сұйық және газ тәрізді отын болып бөлінеді. Отын сапасы 1 кг отын толық жанғанда бөлінетін жылу мөлшерімен анықталады.

Қазақстанда пайдаланылатын энергияның 95%-тен астам бөлігі органик. отын (негізінен көмір) жағу арқылы өндіріледі. Жылу энергиясының табиғи көздеріне - Күн энергиясы мен геотермиялық энергия (Жер қойнауының жылуы, жер асты ыстық сулары, вулкандық жылу) жатады. Органик. отынмен қатар, 20 ғ-дың ортасынан бастап жылу энергиясын алу үшін ядр. отын пайдаланылады. Ядр. отынның негізгі түрі - уран изотопы. 1 кг уран ыдырағанда 84109 кДж (20109 ккал) энергия бөлінеді. Бұл энергия ядр. реакторда жылуға айналады. Ақтау қ-нда қуаты 150 МВт атом электр ст. (Маңғыстау энергокомбинаты) жұмыс істеді. Жылуды электр энергиясына түрлендіру арқылы да алуға болады. Өндірілген жылуды пайдалану Жылу техникасында екі басты бағытта жүргізіледі. Біріншісі - әр түрлі өндірістік пештер (қыздыру, күйдіру, балқыту және электрдоғалық, индустриялық, т. б. пештер) мен әр түрлі жылу алмасу аппараттарында жылуды пайдалану болса, екіншісі - күш қондырғылары (компрессор, т. б. ) мен жылу қозғалтқыштарында (бу машинасы, іштен жанатын қозғалтқыш, т. б. ) жылуды энергияға (мех., электрлік, т. б. ) түрлендіріп пайдаланатын жылу энергетикасы. Жылу техникасының теориялық негізі - термодинамика, жану және жылу мен зат алмасу заңдылықтары. Жылу техникасы төменгі темп-ра алу мәселесімен де шұғылданады.

1. 1. Қысым-(орыс. давление ) бір дене екінші дене бетіне (мысалы, ғимарат іргетасының грунтқа, сұйықтықтың ыдыс қабырғасына, қозғалтқыш цилиндріндегі газдың піспекке, т. б. ) әсер еткенде пайда болатын қалыпты күштің (дене бетіне перпендикуляр) қарқындылығын сипаттайтын физикалық шама. Егер денеге әсер ететін күш оның бетіне біркелкі таралса, онда қысым (р) былай өрнектеледі. Мұндағы S - дене бетінің күш түсетін бөлігінің ауданы, F - сол бөлікке перпендикуляр түсірілген күштердің қосындысы. Күш біркелкі таралған жағдайда қысым дене бетінің барлық нүктесінде бірдей болады, ал күш біркелкі таралмаса, онда қысым бір нүктеден екінші нүктеге өткен сайын өзгеріп отырады. Тұтас, үздіксіз орта үшін сол ортаның әрбір нүктесінің қысымы туралы ұғым енгізіледі. Бұл ұғым сұйықтық пен газ механикасында маңызды рөл атқарады. Тыныштықтағы сұйықтықтың кез келген нүктесінің барлық бағытындағы қысымы бірдей болады. Бұл жағдай қозғалыстағы идеал (үйкеліссіз қозғалатыс) сұйық пен газ үшін де орындалады. Тұтқыр сұйықтықтың берілген нүктедегі қысымы ретінде өзара перпендикуляр үш бағыттағы (х, у, z - осьтері бағытындағы) қысымның орташа мәні р = (рх+ру+рz) /3 алынады. Газдардың кинетикалық теориясы бойынша, газды ортадағы қысым жылулық қозғалыстағы газ молекулаларының бір-бірімен, газдағы денелермен және ыдыс қабырғаларымен соқтығысуы кезінде импульстың берілуімен байланысты болғандықтан мұны “жылулық” қысым деп атайды. Ол газдың абсолют температурасы (Т) мен бірлік көлемдегі газ молекулаларының санына (n) пропорционал: р = nkT, мұндағы k = 1, 38. 10-23 Дж/К - Больцман тұрақтысы. Сұйықтықтар мен қатты денелердің қысымы денелердің бір-біріне жақындауы кезінде олардың атомдарының бірін-бірі тебуі нәтижесінде пайда болады. Мұны “суық” қысым дейді. Тыныштықтағы сұйықтық салмағының әсерінен оның ішінде h тереңдікте пайда болатын қысымды гидростатикалық қысым деп атайды: р = rgh, мұндағы r - сұйықтықтың тығыздығы, g - еркін түсу үдеуі. Егер сұйық бетіне сырттан р0 қысымы түсірілетін болса, онда h тереңдіктегі сұйық қысымы: р = р0+ rgh өрнегімен анықталады. Қысым физикалық, химиялық, механикалық, биологиялық, т. б. құбылыстарда елеулі рөл атқарады; манометр, барометр, вакуумметр тәрізді құрылғылардың және әр түрлі қысым датчиктерінің көмегімен өлшенеді. Қысымның Бірліктердің халықаралық жүйесіндегі өлшем бірлігі - Паскаль (Па) . 1 Па = Н/м2. Бірліктердің МКГСС жүйесінде кгс/см2, сондай-ақ жүйеден тыс өлшем бірліктері: атмосфералық (физикалық атмосфера), мм сынап бағанасы, мм су бағанасы.

1. 2. Температура (лат. temperatura - араластырылуға тиісті, өлшемдес болу, қалыпты күй) - макроскопикалық жүйенің термодинамикалық тепе-теңдік күйін сипаттайтын физикалық шама. Егер оқшауланған немесе тұйықталған жүйе термодинамикалық тепе-теңдік күйде болса, онда оқшауланған немесе тұйықталған жүйенің кез келген бөлігінде температура бірдей болады. Ал егер жүйе тепе-теңдік күйде болмаса, онда жылу (энергия) оның температурасы жоғары бөлігінен температурасы төмен бөлігіне қарай ауысып, белгілі бір уақыт өткеннен кейін жүйенің барлық бөліктеріндегі температура өзара теңеседі. Молекула кинетикалық теория тұрғысынан тепе-теңдіктегі жүйенің температурасы сол жүйені құрайтын атомдардың, молекулалардың, т. б. бөлшектердің жылулық қозғалысының қарқындылығын сипаттайды. Мысалы, классикалық статистикалық физиканың заңдарымен сипатталатын жүйе үшін бөлшектердің жылулық қозғалысының орташа кинетикалық энергиясы жүйенің абсолют температурасына тура пропорционал болады. Бұл жағдайда температура дененің жылыну (қызу) дәрежесін сипаттайды. Жалпы жағдайда температура жүйе энергиясының энтропия бойынша алынған туындысымен анықталады және ол әрқашан оң болады. Осылай анықталған температура абсолют температура немесе термодинамикалық шкала температурасы деп аталады. Бірліктердің халықаралық жүйесінде абсолют температураның бірлігіне кельвин (К) қабылданған. Көп жағдайда температураны Цельсий шкаласы (t) бойынша өлшейді. Ал t және Т бір-бірімен: t=T-273, 15К теңдігі арқылы байланысқан (мұнда Цельсий градусы кельвинге тең) . Дене температурасы термометр арқылы өлшенеді. [2] Темературалық шкаласы- қалыпты кысым кезінде мұздың еру нүктесі нөл градусқа, ал қайнау нүктесі - 80 градусқ теӊ. Ремюр температуралық шкаласы - қалыпты қысымда мұздың еру нүктесі нөл градуска, ал судың кайнау нүктесі 80 градуска сәйкес келетін температуралык шкала. Муздын еру температурсы 0 градуска сайкес келеды.

1. 3. Көлем - геометриялық денелердің кеңістіктен алатын бөлігін сипаттайтын шама. Көлем геометриялық денелерге байланысты негізгі шамалардың бірі болып табылады. Қарапайым жағдайда Көлем дене ішіне сиятын бірлік кубтардың санымен өлшенеді. Ежелгі Шығыста] (Вавилон, Мысырда) денелердің Көлемін есептеуде түрлі математикалық ережелер қолданылды (мысалы, толық және қиық пирамидалар, цилиндрлер, т. б. ) . Күрделі денелердің Көлемі былай анықталады. Тік бұрышты параллелепипедтің ішіне орналасқан М дене, параллель жазықтықтармен қыры а-ға тең кубтарға бөлінеді. а нөлге тез ұмтылып, шексіз кеми берсін. Vn - М денесіне сиятын кубтар Көлемінің қосындысы, ал Wn - М денесінің ішінде кемінде бір нүктесі болатын кубтар Көлемінің қосындысы болсын. Егер V=Vn және W=Wn шектері өзара тең болса, онда олардың ортақ мәні V осы М денесінің Көлемі деп аталады. Дененің Көлемі мына формула бойынша анықталады: мұндағы интегралдау кеңістіктің көрсетілген дене орналасқан бөлігін толық қамтиды.

1. 4. Энтропия (грек. еntropіa - бұрылыс, айналу) - тұйық термодинамикалық жүйедегі өздігінен жүретін процестің өту бағытын сипаттайтын күй функциясы. Энтропияның күй функциясы екендігі термодинамиканың екінші бастамасында тұжырымдалады. Энтропия ұғымын термодинамикаға 1865 ж. Р. Клаузиус енгізген. Кез келген А және В күйлеріндегі жүйе Энтропиясы мәндерінің айырымы мына формула арқылы анықталады:, мұндағы Q - жүйеге күйі шексіз аз квазистатик. болып өзгергенде берілетін жылу мөлшері, Т - жүйенің абс. темп-расы; интрегал екі күйді өзара жалғастыратын кез келген қайтымды жолмен алынады. Изотерм. процесс жағдайында: S=Q/Т. Ал кез келген қайтымды жолмен алынатын тұйық процесс үшін: . Соңғы теңдік Энтропияның dS=Q/Т түріндегі толық дифференциал болатындығының қажетті және жеткілікті шарты, ал Энтропия - күй функциясы. Энтропияның абс. мәні термодинамиканың үшінші бастамасы бойынша анықталады және ол бойынша абс. нөл темп-рада кез келген жүйенің Энтропиясы нөлге айналады. Адиабаталық оңашаланған жүйелеріндегі қайтымды процестер кезінде Энтропияның мәні тұрақты болып қалады да, қайтымсыз процестер кезінде Энтропияның мәні артады; барлық реал процестерінде Энтропияның мәні артады (Энтропияның арту заңы) . Статист. физикада Энтропия статист. салмақ () деп аталатын шамамен байланыстырады. Больцман принципіне сәйкес: S=kІn, мұндағы k - Больцман тұрақтысы. Сонымен Энтропия - термодинам. тепе-тендік күйдегі макроскоп. денелерге тән қасиет. Ол бірліктердің халықаралық жүйесінде (СИ) Дж/К арқылы өрнектеледі. Энтропия ұғымы ғылымның көптеген салаларында (физика, химия, т. б. ) маңызды рөл атқарады. С. Асанов

1. 5. Энтальпия (гр. enthalpo - жылытамын, қыздырамын), жылулық функция, жылу мөлшері - термодинамикалық жүйе күйінің функциясы болып келетін жылуға қатысты шама. Бұл терминді алғаш Х. Камерлинг-Онненс енгізген. Энтальпия (H) жүйенің ішкі энергиясының (U) және жүйенің қысымы (p) мен көлемі көбейтіндісінің қосындысына тең: H=U+pV. Изобаралық процестегі (p=const) Энтальпияның өсімшесі бөлшектер саны тұрақты болатын гомогенді жүйеге берілген жылу мөлшеріне тең. Мұндай жағдайда Энтальпия жылу функциясы деп аталады. Энтальпияның өзгеруі қысым тұрақты болған жағдайда жүйеге берілетін немесе одан алынатын жылу мөлшеріне тең болады. Сондықтан энтальпияның өзгерісі қысым тұрақты болғанда жүретін фазалық ауысулар (балқу, қайнау, т. б. ) мен әр түрлі химиялық процестердегі жылуларды (түзілу жылуы, жану жылуы, еру жылуы, атомдану жылуы, т. б) сипаттайды. Энтальпия Бірліктердің Халықаралық жүйесінде (СИ) джоульмен (Дж. ) өрнектеледі. [1]

Энтальпия (гр. enthalpo - жылытамын, қыздырамын), жылулық функция, жылу мөлшері - термодинамикалық жүйе күйінің функциясы болып келетін жылуға қатысты шама. Бұл терминді алғаш Х. Камерлинг-Онненс енгізген. Энтальпия (H) жүйенің ішкі энергиясының (U) және жүйенің қысымы (p) мен көлемі көбейтіндісінің қосындысына тең: H=U+pV. Изобаралық процестегі (p=const) Энтальпияның өсімшесі бөлшектер саны тұрақты болатын гомогенді жүйеге берілген жылу мөлшеріне тең. Мұндай жағдайда Энтальпия жылу функциясы деп аталады. Энтальпияның өзгеруі қысым тұрақты болған жағдайда жүйеге берілетін немесе одан алынатын жылу мөлшеріне тең болады. Сондықтан энтальпияның өзгерісі қысым тұрақты болғанда жүретін фазалық ауысулар (балқу, қайнау, т. б. ) мен әр түрлі химиялық процестердегі жылуларды (түзілу жылуы, жану жылуы, еру жылуы, атомдану жылуы, т. б) сипаттайды. Энтальпия Бірліктердің Халықаралық жүйесінде (СИ) джоульмен (Дж. ) өрнектеледі. [1]

Энтальпия - энергия деп есептеліп, сол жағдайдағы денемен байланысы болса, яғни жағдайдың функциясы ретінде, болғандықтан u, p және v жағдай функциялары болып есептеледі. Процесс кезінде, тұрақты қысымы dp = 0 және теңдеуімен, dq=du +pdv, бұдан шығады:Яғни, меншікті энтальпияның өзгеруі, денеге жеткізілген жылулық ағынына тең, P-const кезінде, теңдеуінен табамыз qpi2+i1, немесе Энтальпия J = mi - экстенсивті (аддитивті) шама. Меншікті энтальпия i үдемелі қасиетінде болады. Энтальпияны - кеңейтілген жылу динамикалық жүйеге жатқызбай, қоршаған ортаға жатқызу ыңғайлы, сондықтан, дене мен ортаның, pv ішкі энергиясын сипаттайды (қозғалту жұмысы деп аталады), яғни жүйенің жалпы энергиясын сипаттауы. Соңғысында, ол дененің ішкі энергияның рөлін атқарады. Идеалды газ үшін, меншікті жылу сыйымдылығы Ср тұрақты болады және оны мына теңдеумен шешеді:

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.