Injineriy termodinamikasi: Asoslari va printsiplari
Injinerlik termodinamikasining asoslari, zavod, qurilmalar va ularning umumiy dizaynining samaradorligini yaxshilash orqali yaxshi dunyoga o‘tishda muhim rol o‘ynaydi.
Qurilmalar samaradorligini baholashda muhim faktorlar, masalan, nihoyat mahsulot chiqishi, kiruvchi suv materiali sarflanishi, ishlab chiqarish narxi va mohitga ta'sir tahlili kabi narsalardir. Bugungi kunda injenerlar termodinamika konsepsiyasidan foydalanib, odamlar uchun xavfsizlik va samarali bo'lgan narsalarni o'rganish va takomillashtirishga harakat qilyapti.
Termodinamika ilmi 19-on asrda mavjud bo'lgan. Shundan beri olimlar va injenerlar uni istifodachilarga qadar qulay qilib berishga doimiy va davraviy urinmoqda.
Termodinamika asoslari
Termodinamika so'zi yunoncha thema (issi ma'nosi) va dinamika (quvvat ma'nosi) so'zlardan olingan. Injinerlik kadrlari tizimlarni va ularning atrof-muhit bilan munosabatlarini o'rganishga qiziqadi.
Bu bo'limda ishlatiladigan konseptsiyalar / ta'riflar, o'quvchilar injinerlik termodinamikasi (ko'nikma-quvvat injinerigacha) konseptsiyasini tushunishda yordam beradi.
Tizim, atrof-muhit va universitet
Tizim bu biz o'rganishni istaganimiz va qiziqishimiz narsadir, shuning uchun birinchi qadam tizim o'rganishni aniq maqsadini belgilashdan iborat. Tizim o'rganish maqsadi tizimning samaradorligini yaxshilash yoki zararlarni kamaytirish kabi narsalar bo'lishi mumkin. Tizim misollari quyidagicha bo'lishi mumkin: sovuq saqlash zavodida sovuq tsiklin tahlil qilish yoki elektr stansiyada Rankine tsiklin tahlil qilish.
Tizim yopiq yoki moslashuvchan sath bilan chegaralangan aniqlik massasi deb ta'riflanadi; shunga o'xshash, tizim ichidagi madda tarkibi tsikldan qat'iy ravishda yoki o'zgarishi mumkin.
Tizim o'lchovlari doimiy emas (kompressor ichidagi havo pistondan o'tkazilganda qisqaradi) o'zgarishi mumkin (shunday qilib suritilgan shar). Tizim bilan tashqi o'zaro aylanishni boshqaradigan madda atrof-muhit deb ataladi va universitet tizim va atrof-muhit natijasida paydo bo'ladi.
Tizimni atrof-muhitidan ajratib turuvchi element chegaralar deb ataladi. Tizim chegaralari doimiy yoki harakatda bo'lishi mumkin.
Tizim va atrof-muhit o'rtasidagi o'zaro aylanish chegaralarni kesib o'tish orqali amalga oshadi va shunday qilib termodinamikada (ya'ni issi-quvvat injinerigada) juda muhim rol o'ynaydi.
Termodinamikadagi tizim turlari
Termodinamikada ikkita asosiy tizim turi mavjud:
Yopiq tizim yoki kontrol massasi: yopiq tizimda madda oqimi yo'q, lekin ochiq tizimda madda oqimi mavjud. Yopiq tizimda madda oqimi yo'q, ammo atrof-muhit bilan o'zaro aylanishni boshqaruvchi yoki izolyatsiya qilingan tizim ham mavjud.
Kontrol hajmi (ochiq tizim): Kontrol hajmi energiya va massa oqimi o'tish mumkin bo'lgan maydon hisoblanadi. Ochiq tizim chegarasi kontrollanadigan sath deb ataladi; bu kontrollanadigan sath haqiqiy yoki hayalgara bo'lishi mumkin.
Kontrol hajmiga misollar suv pomplarda, par qazotda va kompressorda havoning oqimi kabi tizim chegarasini kesib o'tadigan qurilmalar bo'lishi mumkin.
Mikroskopik termodinamika
Mikroskopik yondashish termodinamikada statistik termodinamika deb ham ataladi va uning maqsadi tizimning qiziqtiradigan jismlarining o'rtacha xarakatini belgilash va shu ma'lumotni tizimning makroskopik xarakatini tahlil qilish uchun foydalanishdir.
Termodinamika xossalari, holatlari va jarayonlari
Termodinamika xossasi
Termodinamika xossasi tizimning makroskopik xarakteristikasi. Xossaning qiymati oldingi qiymat va xarakati bilan bog'liq bo'lmagan holda ixtiyoriy vaqtga qo'yilishi mumkin.
Keng xossa
Massadan bog'liq bo'lgan xossalarga keng xossalar deyiladi va ularning tizim uchun umumiy qiymati tizimning qismga bo'lingan hollarda ularning qiymatlari yig'indisiga teng. Keng xossalarning misollari hajm, energiya va massa. Keng xossa tizimning hajmini bog'liq bo'lib, vaqt bilan o'zgarishi mumkin.
Yoqqi xossa
Keng xossaga qarama-qarshi, yoqqi xossa massadan bog'liq emas va qo'shiluvchan emas, tizimning umumiy hajmini bog'liq bo'lmaydi. U tizim ichidagi turli joylarda ixtiyoriy vaqtga qadar o'zgarishi mumkin. Yoqqi xossalarning misollari bosim va temperatura.
Termodinamika holati
Holat tizimning xossalari orqali eng yaxshi tarzda tasvirlanadi. Tizim ichidagi massada turli shartlar mavjud, holat deb ataladi. Tizimning xossalari orasida munosabatlar mavjud, lekin holat uning xossalari qismi qiymatlarini ko'rsatish orqali belgilanishi mumkin.
Termodinamika jarayoni
Termodinamika jarayonlari bir holatdan boshqa holatga o'tishdir. Agar tizimning makroskopik xossasi ikki farqli vaqtning qiymatlari bir xil bo'lsa, tizim ushbu vaqtning holatida ekan deyiladi. Tizimning har qanday xossasi vaqt bilan o'zgarishi yo'q bo'lgan holatda tizimning doimiy holati erkin bo'ladi.
Tizim tengsizlik tsikli
Tizim tengsizlik tsikli bir holat bilan boshlanadi va tugaydi. Tsikl tugaganda ularning barcha xossalari bir xil qiymatga ega bo'ladi. Har qanday muntazam takrorlanadigan tsikllar, masalan, termal elektr yaratish stansiyasida kondensat aylanishi tsiklni bajaradi.
Ishlaydigan substansiya
Matter teoriyasi energiya konseptsiyasini tushunishda yordam beradi. Matter massasi, hajmi va maydoni bilan tan olinadi va tuzilishi va turi qanday bo'lsa-da, oddiylik va ishonch kabi xususiyatlarga ega. Matter juda katta sonli molekulalar tomonidan tuzilgan. Qat, suv yoki gaz shaklidagi matterni hech qayerda topish mumkin.
Qattiq matterda molekulalar yaqin joyda joylashgan va kuchli bog'langan, shuning uchun ular bepul harakat qila olmaydi. Shunday qilib, shaklini o'zgartirish uchun katta kuch talab qilinadi.
Suv shaklidagi matterda molekulalar kuchli bog'langan emas, shunday qilib, molekulalarni birgalikda saqlash uchun juda kichik kuch yetarli.
Gaz shaklida molekulalar tasavvufiy va bepul harakat qiladi, shunday qilib, u faqat o'zaro bog'liq bo'lmaganda tez harakat qiladi. Gazlar orasida bo'sh joylar mavjud, shuning uchun ular quvvatga ega. Energiya matterni turli fazolarda mavjud bo'lish uchun sabab bo'ladi.
Toza substansiya
Toza substansiya - bu yagona kimyoviy tuzilishga ega bo'lgan yoki variant kimyoviy tuzilishdagi homogenlikka ega bo'lgan material. Material bitta fazada, masalan, suv shaklida mavjud bo'lishi mumkin, yoki bir-biriga tengsiz holatda bir nechta fazada mavjud bo'lishi mumkin. Kimyoviy tarkib jihatidan o'zaro bir xil bo'lgan gazlar uniform mixturiga ham toza substansiya deb ataladi.
Toza substansiyaning muhimligi esa, ishlaydigan substansiyaning turli bosim va temperatura shartlari ostidagi xossalari aniqlashda.
Misollar:
