Գինգրական թերմոդինամիկա. Հիմունքներ և սկզբունքներ

Ենգիներական թերմոդինամիկայի հիմունքները նշանակալի դեր են խաղում ավելի լավ աշխարհի ձևավորման գործում՝ բարելավելով հաստատունների, սարքավորումների և նրանց ընդհանուր պլանավորման աշխատանքը:

Սարքավորումների աշխատանքը գնահատելու համար կրիտիկական ֆակտորներն են վերջնական արտադրանքի արդյունքը, ներմուծական նյութերի ծախսը, արտադրական արժեքը և միջավայրի վրա ազդեցության գնահատումը: Այսօր ճարտարագետները օգտագործում են թերմոդինամիկայի հասկացությունը հորինելու և վերահսկելու բաները, որոնք նպատակահարմար են մարդկային անվտանգության և հարմարության համար:

Թերմոդինամիկայի գիտությունը գոյություն է ունեցել դեռ 19-րդ դարից: Այդ ժամանակ գիտնականներն ու ճարտարագետները շարունակական և անընդհատ փորձել են դա այնքան օգտակար դարձնել, որքան հնարավոր է:

Թերմոդինամիկայի հիմունքներ

Թերմոդինամիկա բառը ծագում է հունարեն բառերից թեմ (նշանակում է ջերմություն) և դինամիկա (նշանակում է ուժ): Ենգիներական մասնագետները հետաքրքրված են համակարգերի և նրանց շրջակա միջավայրի հետ փոխազդեցությունների ուսումնասիրությամբ:

Այս բաժնում օգտագործվող գաղափարները / սահմանումները օգնակար են ընթերցողների համար հասկանալ ենգիներական թերմոդինամիկայի գաղափարը (անգամ անվանում են ջերմության-էներգիայի ճարտարագիտություն):

Համակարգ, շրջակա միջավայր և համակարգ

Համակարգը այն է, որը մենք ուսումնասիրելու ենք և հետաքրքրված ենք, այսպիսով առաջին քայլը համակարգի ուսումնասիրման նպատակը ճշգրտելն է: Համակարգի ուսումնասիրման նպատակը կարող է լինել համակարգի էֆեկտիվության բարելավումը կամ կորսացումների կրճատումը և այլն: Օրինակ, համակարգը կարող է լինել հովացման պլանտում սառույցի ցիկլի վերլուծությունը կամ էլեկտրաէներգիայի պլանտում Ռանկինի ցիկլի վերլուծությունը:

Համակարգը սահմանվում է որպես որոշակի զանգվածի կամայական նյութը փակ կամ առաձգական մակերևույթով սահմանափակված: Նմանապես, համակարգի նյութի կազմը կարող է լինել ստացիոնար կամ փոփոխական կախված ցիկլից:

Համակարգի չափումները ոչ պարտադիր են ստացիոնար (օրինակ, կոմպրեսորում կոմպրեսացվող օդը փիստոնի կողմից), կարող են փոփոխվել (օրինակ, լուց համար լուցված գունդ): Համակարգի հետ քաղաքացի փոխազդեցություն ունեցող նյութը կոչվում է շրջակա միջավայր, և համակարգի և շրջակա միջավայրի արդյունքը կոչվում է համակարգ:

Համակարգը նրա շրջակա միջավայրից անջատող էլեմենտը կոչվում է սահման: Համակարգի սահմանը կարող է լինել ստացիոնար կամ շարժվող:

Համակարգի և շրջակա միջավայրի միջև փոխազդեցությունը տեղի է ունենում սահմանը գործանցելով և այնպես որ դա նշանակալի դեր է խաղում թերմոդինամիկայում (այսինքն, ջերմության և էներգիայի ճարտարագիտություն):

Թերմոդինամիկայում համակարգերի տեսակները

Թերմոդինամիկայում կա երկու հիմնական տեսակի համակարգեր:

1. Փակ համակարգ կամ կառավարվող զանգված: կապված է որոշակի քանակով նյութի հետ: Մինչդեռ բաց համակարգում, փակ համակարգում նյութի զանգվածը չի շարժվում համակարգի սահմաններով: Կա նաև հատուկ տեսակի փակ համակարգ, որը չի փոխազդում և անկախ է շրջակա միջավայրից, որը կոչվում է անկախ համակարգ:

2. Կառավարվող ծավալ (Բաց համակարգ): կառավարվող ծավալը սահմանափակված է տարածության մի շրջանակով, որով էներգիան և զանգվածը կարող են շարժվել և համակարգի սահմանները կրճատել: Բաց համակարգի սահմանը կոչվում է կառավարվող մակերևույթ, որը կարող է լինել իրական կամ կեղծ:
   Օրինակներ կառավարվող ծավալի են սարքավորումները, որոնց մեջ զանգվածը կարող է շարժվել համակարգի սահմաններով, ինչպիսիք են ջրի հոսքը ջերմանալու միջոցով, կոնդենսատորի ջերմության հոսքը տուրբինայի միջոցով և օդի հոսքը օդակոմպրեսորի միջոցով:

Միկրոսկոպական թերմոդինամիկա

Թերմոդինամիկայի միկրոսկոպական մոտեցումը նաև կոչվում է վիճակային թերմոդինամիկա և կապված է նյութի կառուցվածքի հետ, և վիճակային թերմոդինամիկայի նպատակն է բնութագրել համակարգի հետազոտող մասնիկների միջին վարքը և այդ տեղեկատվությունը օգտագործել համակարգի մակրոսկոպական վարքը դիտելու համար:

Թերմոդինամիկայի հատկությունները, վիճակները և պրոցեսները

Թերմոդինամիկայի հատկությունը

Թերմոդինամիկայի հատկությունը համակարգի մակրոսկոպական բնութագիրն է: Հատկության արժեքը կարող է գրանցվել ցանկացած ժամանակ, առանց նախորդ արժեքի և նրա վարքի իմացության:

Ընդհանուր հատկությունը

Զանգվածի վրա կախված հատկությունները կոչվում են ընդհանուր հատկություններ, և դրանց արժեքը համակարգի համար հավասար է նրա մասերի արժեքների գումարին, որոնց մեջ համակարգը բաժանվում է: Օրինակներ ընդհանուր հատկությունների են ծավալը, էներգիան և զանգվածը: Ընդհանուր հատկությունը կախված է համակարգի չափերից և կարող է փոփոխվել ժամանակի ընթացքում:

Ներքին հատկությունը

Ընդհանուր հատկության հակառակը, ներքին հատկությունը զանգվածի վրա կախված չէ և ոչ գումարելի է բնույթով և չի կախվում համակարգի ընդհանուր չափերից: Այն կարող է փոփոխվել համակարգի տարբեր կետերում