ინჟინერული თერმოდინამიკა: ფუნდამენტური პრინციპები და პრინციპები
ინჟინერული თერმოდინამიკის ფუნდამენტური პრინციპები გამოიყენება მსოფლიოში უკეთესი მსხვერპლის მისაღებად, ხელსაწყოების და მათი ზოგადი დიზაინის პერფორმანსის გაუმჯობესებით.
ხელსაწყოების პერფორმანსის შეფასებისთვის კრიტიკული ფაქტორებია საბოლოო პროდუქტის გამოყენება, შესაძლებლობის საწყისი მასალის ხარჯი, წარმოების ღირებულება და გარემოზე მოქმედების შეფასება. დღეს ინჟინერები თერმოდინამიკის კონცეფციას იყენებენ ადამიანის უსაფრთხოებისა და კომფორტის საშუალებად ნივთების შესამუშავებლად და განახლებად.
თერმოდინამიკის მეცნიერება არსებობს 19 საუკუნიდან. მას შემდეგ მეცნიერები და ინჟინერები უწყვეტად ამუშავებენ ისინის მომხმარებლისთვის მისი მარტივი და ხელმისაწვდომი გაკეთების მიმართ.
თერმოდინამიკის ფუნდამენტური პრინციპები
თერმოდინამიკის სიტყვა წარმოდგენილია ბერძენი სიტყვებიდან თემა (ნიშნავს თეპლოს) და დინამიკა (ნიშნავს ძალას). ინჟინერული პროფესიონალები ინტერესდებიან სისტემების შესახებ და მათი ინტერაქციით მათთან შემთხვევაში.
ეს სექციაში გამოყენებული კონცეფციები/განმარტებები ხელსაწყოებისთვის საჭიროა ინჟინერული თერმოდინამიკის კონცეფციის გაგებისთვის (ზოგჯერ ეს უწოდებენ თეპლო-ენერგიის ინჟინერიას).
სისტემა, გარემო და უნივერსუმი
სისტემა არის ის, რით ჩვენ გვინდა შესწავლა და ის რით ჩვენ დაინტერესებული ვართ, ამიტომ პირველი ნაბიჯი არის სისტემის შესწავლის ობიექტის ზუსტი დადგენა. სისტემის შესწავლის ობიექტი შეიძლება იყოს სისტემის ეფექტიურობის გაუმჯობესება ან დანაკლებების შემცირება და ა.შ. სისტემის მაგალითი შეიძლება იყოს ცივი საშუალების პლანტის რეფრიჟერაციის ციკლის ანალიზი ან ენერგიის პლანტის რენკინის ციკლის ანალიზი.
სისტემა განიხილება როგორც განსაზღვრული მასის პურული ნივთი, რომელიც შესაძლებელია მხოლოდ დახურული ან ფლექსიბული ზედაპირით, ასევე სისტემის შინაგანი ნივთის შემადგენლობა შეიძლება იყოს დამატებული ან ცვლადი ციკლის მიხედვით.
სისტემის ზომები არ არის აუცილებლად მუდმივი (როგორიცაა ჰაერი კომპრესორში პისტონით დაკომპრესებული), ის შეიძლება იყოს ცვლადი (როგორიცაა შეადგენილი შუში). სისტემის გარეთ ინტერაქტიული ნივთი უწოდებენ გარემოს და უნივერსუმი არის სისტემის და გარემოს შედეგი.
ელემენტი, რომელიც განსაზღვრავს სისტემას მის გარემოსგან, უწოდებენ საზღვრებს. სისტემის საზღვრები შეიძლება იყოს დამატებული ან მოძრავი.
სისტემასა და გარემოს შორის ინტერაქცია ხდება საზღვრების გადასვლით და ასეთ образом თერმოდინამიკაში (ანუ თეპლო-ენერგიის ინჟინერიაში) თავდაპირველი როლი თანამშრომლობს.
თერმოდინამიკის სისტემების ტიპები
თერმოდინამიკაში არის ორი ძირითადი სისტემის ტიპი:
დახურული სისტემა ან კონტროლირებული მასა: არის დაკავშირებული განსაზღვრული რაოდენობით ნივთით. დახურული სისტემის შესადარებლად, ღია სისტემაში სისტემის საზღვრების გარეთ ნივთის მასის ნახარჯი არ ხდება. არსებობს დახურული სისტემის სპეციალური ტიპი, რომელიც არ ინტერაქტირებს და იზოლირებულია გარემოდან, რომელსაც უწოდებენ იზოლირებულ სისტემას.
კონტროლირებული მოცულობა (ღია სისტემა): კონტროლირებული მოცულობა შეზღუდულია სივრცის რეგიონით, სადაც ნივთი და ენერგია შეიძლება გადაიტაცოს და გადაიტაცოს სისტემის საზღვრები. ღია სისტემის საზღვრები უწოდებენ კონტროლირებულ ზედაპირს, რომელიც შეიძლება იყოს ნამდვილი ან არანამდვილი.
კონტროლირებული მოცულობის მაგალითები არის ხელსაწყოები, რომლებიც ინვოლვირებენ ნივთის მოცულობის გადატაცებას სისტემის საზღვრების გარეთ, როგორიცაა წყლის გადატაცება პუმპებით, თეპლის გადატაცება ტურბინებში და ჰაერის გადატაცება ჰაერის კომპრესორებში.
მიკროსკოპული თერმოდინამიკა
თერმოდინამიკის მიკროსკოპული მიდგომა ასევე უწოდებენ სტატისტიკურ თერმოდინამიკას და არის დაკავშირებული ნივთის სტრუქტურას და სტატისტიკური თერმოდინამიკის მიზანი არის აღწერა სისტემის ნაწილაკების საშუალო ქცევის და შემდეგ ამ ინფორმაციის გამოყენება სისტემის მაკროსკოპული ქცევის დასაკვირვებლად.
თერმოდინამიკის თვისებები, მდგომარეობები და პროცესები
თერმოდინამიკის თვისებები
თერმოდინამიკის თვისება არის სისტემის მაკროსკოპული ქვესახე. თვისების მნიშვნელობა შეიძლება დაინიშნოს ნებისმიერი დროს წინა მნიშვნელობის და მისი ქცევის გარეშე.
გაფართოებული თვისებები
მასზე დამოკიდებული თვისებები უწოდებენ გაფართოებულ თვისებებს და მისი მნიშვნელობა სისტემისთვის არის ნაწილების მნიშვნელობების ჯამი. გაფართოებული თვისებების მაგალითები არის მოცულობა, ენერგია და მასა. გაფართოებული თვისებები დამოკიდებულია სისტემის ზომაზე და შეიძლება დროთა განმავლობაში შეიცვალოს.
ინტენსიური თვისებები
გაფართოებული თვისებების წინააღმდეგ, ინტენსიური თვისებები არ არის მასზე დამოკიდებული და არ არის დამატებული ნატურისა და არ დამოკიდებული სისტემის სრული ზომაზე. ის შეიძლება განსხვავდეს სისტემის განსხვავებულ ადგილებში ნებისმიერი მომენტში. ინტენსიური თვისებების მაგალითები არის წნევა და ტემპერატურა.
