Предисловие
Часть первая
ОСНОВАНИЯ ТЕРМОДИНАМИК*
Глава 1. Основные понятия .... 7
1.1. Термодинамика—феноменологическая наука о превращениях энергии тел .... 7
1.2. Основные понятия .... 8
1.3. Термодинамический процесс 19
1.4. Работа и теплота процесса 20
1.5. Обратимые и необратимые процессы......... 24
Глава 2. Начала термодинамики . . 26
2.1. Первое начало термодина- Г л мики — закон сохранения и превращения энергии ... 26
2.2. Внутренняя энергия и энтальпия ......... 28
2.3. Аналитическое выражение первого начала термодинамики ........... 35
2.4. Теплоемкость.......' 36
2.5. Второе начало термодинамики ........... 43
2.6. Превращение теплоты в ра- Гл боту в тепловом двигателе 46
2.7. Термодинамическая температура .......... 52
2.8. Энтропия .'....... 55
2.9. Абсолютная температура
как интегрирующий дели- Гл тель элементарного количества теплоты...... 65
2.10. Аналитическое выражение второго начала термодинамики .......... 70
2.11. Максимальная полезная внешняя работа...... 80
2.12. Третье начало термодинамики ........... 85 Гл
2.13. Статистическая природа второго начала термодинамики 88
Глава 3. Термодинамическое равновесие .......... 96
3.1. Термодинамические потенциалы .......... 96
3.2. Уравнения Гиббса—Гельм- Гл гольца.......... 105
3.3. Химический потенциал. Неравенство Гиббса..... 105
3.4. Условия равновесия термодинамических систем ... 109
3.5. Дифференциальные уравнения термодинамики в частных производных .... 118
Глава 4. Равновесие фаз...... 123
4.1. Условия равновесия фаз . . 123
4.2. Термодинамические диаграммы и таблицы .... 135
4.3. Правило фаз....... 139
4.4. Теплота фазового перехода 140
Часть вторая
ОСНОВЫ ТЕРМОДИНАМИКИ HI
Глава 10. Основные постулаты термодинамики необратимых процессов .......... 331
4.5. Давление равновесно сосуществующих фаз..... 143
4.6. Общее выражение для характеристических функций 146
4.7. Дифференциальные уравнения термодинамики в частных производных в переменных х к Т...... 149
4.8. Историческое развитие термодинамики ........ 153
ава 5. Основные термодинамические
процессы и циклы..... 158
5.1. Термодинамический метод исследования ........ 158
5.2. Изотермический процесс . . 165 . 5.3. Изобарический процесс . . 167
5.4. Изохорический процесс . . . 168
5.5. Адиабатический процесс . . 170
5.6. Политропический процесс . . 179
5.7. Смешение идеальных газов 181
5.8. Обратимые циклы..... 188
аеа 6. Свойства газов и жидкостей 193
6.1. Реальные газы....... 193
6.2. Уравнение состояния реальных газов......... 197
6.3. Коэффициенты переноса . . 205
6.4. Смесь реальных газов . . . 207 ава 7. Применение методов подобия и размерностей в термодинамике ......... 210
7.1. Термодинамическое подобие 210
7.2. Параметры подобия в термодинамике ......... 215
7.3. Критериальные зависимости для термодинамических свойств веществ...... 217
ава 8. Свойства паров и жидкостей 222
8.1. Испарение и конденсация . . 222
8.2. Свойства вещества в области критической точки .... 238
8.3. Насыщенный пар..... 263
8.4. Влажный пар....... 271
8.5. Перегретый пар...... 283
ава 9. Изоэнтропическое течение газов и жидкостей...... 287
9.1. Основные уравнений течения 287
9.2. Поступательно-вращательное течение идеальной жидкости 294
9.3. Скорость распространения слабых волн........ 297
9.4. «Кризис» течения и критическая скорость...... 301
9.5. Изоэнтропическое течение газов и паров в каналах . . . 303
9.6. Непрерывный переход через скорость звука ...... 313
9.7. Неизоэнтропическое течение
газа по трубам ...... 322
ЗОБРАТИМЫХ ПРОЦЕССОВ
10.1. Предмет и метод термодинамики необратимых процессов ..„,.,. * . . 331
10.2. Основные феноменологические соотношения .... 332
10.3. Общее выражение для дис-сипатизной функции . . . 341
10.4. Диссипативная функция вязкой и теплопроводящей жидкости .......... 354
10.5. Термодинамика термоэлектрических явлений .... 356
Глава 11. Течение вязкой и теплопроводящей жидкости .... 362
11.1. Основные уравнения движения .......... 362
11.2. Уравнения движения и переноса теплоты в пограничном слое......... 370
11.3. Сопротивление движению в
Часть третья ЭЛЕМЕНТЫ ХИМИЧЕСКОЙ 1
Глава 13. Химическое равновесие . . 483
13.1. Основные понятия .... 483
13.2. Химические реакции . . . 485
13.3. Закон действующих масс 492
13.4. Максимальная работа реакции ........... 497
Глава 14. Растворы ........ 499
Часть четвертая
ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРИЛОЖЕН» (ТЕХНИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИН,
Глею 15. Термодинамические основы анализа и оптимизации процессов преобразования энергии ......... 513
15.1. Техническая термодинамика — научная база современной энергетики .... 513
15.2. Анализ циклов тепловых двигателей . ,...... 515
15.3. Оптимизация рабочих циклов и процессов..... 523
Глава 16. Циклы поршневых тепловых двигателей и машин 534
16.1. Цикл двигателя внутреннего сгорания с подводом теплоты при постоянном объеме..........' 534
16.2. Цикл двигателя внутреннего сгорания с подводом теплоты при постоянном давлении .......... 536
16.3. Цикл двигателя внутреннего сгорания со смешанным подводом теплоты . . . 538
. 16.4. Сравнение циклов двигателей внутреннего сгорания 540
16.5. Рабочий процесс компрессора 540 Глава 17. Циклы газотурбинных установок и реактивных двигателей .......... 548
17.1. Принцип действия газотурбинных установок .... 548
17.2. Циклы газотурбинных установок со сгоранием топлива при постоянном давлении .......... 549
17.3. Циклы газотурбинных установок со сгоранием топлива
. при постоянном объеме . . 559 ;
. ламинарном потоке жидкости .......... 375
11.4. Сопротивление движению в турбулентном потоке жидкости .......... 391
Глава 12. Теория теплопередачи . . . 437
12.1. Основные определения . . 437
12.2. Передача теплоты теплопроводностью ...... 437
12.3. Теплообмен при внешнем \ обтекании твердого тела ( жидкостью........ 439 >
12.4. Теплообмен при течении' жидкости в трубе .... 453
12.5. Теплообмен при кипении жидкости и конденсации / пара ...........
ТЕРМОДИНАМИКИ < В
14.1. Условия равновесия в рас- Л творах.......... "499 Г
14.2. Идеальные растворы . . . 501 g
14.3. Разбавленные растворы . . 502
14.4. Критические состояния . . 507
14.5. Диаграмма состояния двои- • ) ного раствора ...... 509 Е
ИЯ ТЕРМОДИНАМИКИ Д
АЛ5ИКА)
17.4. Сравнение циклов газотур- ? бинных установок со его- I раннем топлива при постоянном давлении и постоянном объеме .'....... 564
17.5. Циклы реактивных двигателей 565 ' Глава 18. Циклы паросиловых уста- I
новок.......... 572 ]
18.1 Принцип действия и устрой- ;
ство паросиловой установки 572
18.2. Теоретический цикл пароси- ' левой установки..... 573 <
18.3. Влияние параметров пара на термический к. п. д. цикла 578
18.4. Цикл с промежуточным перегревом пара...... 580
18.5. Регенеративный цикл . . . 583 '
18.6. Бинарный цикл ..... 585
18.7. Циклы парогазовых установок .......... 587
18.8. Цикл ядерной энергетической установки...... 591
Глава 19. Прямое получение электрической энергии...... 594
19.1. Топливные элементы . . . 594
19.2. Термоэлектрические генераторы........... 601
19.3. Солнечные батареи .... 606
19.4. Термоэмиссионные преобразователи ......... 607
19.5. Магнитогидродинамические
генераторы....... 610 i
Глава 20. Циклы холодильных машин i
и трансформаторов .... 614 ]
20.1. Холодильный цикл .... 614 v
20.2. Циклы холодильных машин €16
20.3. Трансформаторы теплоты • (термотрансформаторы) . . 627
Приложение ......... 634
Лауреат Ленинской а Государственной премий д-р техн. наук проф. М. П. Вукалович, неутомимой энергии которого в значительной степени эта книга обязана своим появлением, скончался до выхода ее в свет. Пусть же данный труд будет еще одним напоминанием об этом замечательном человеке и ученом.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Развитие науки и техники за последние два десятилетия характеризуется возросшим интересом к термодинамике и значительным расширением приложений ее к различным явлениям. В качестве примера можно указать на проблемы прямого, или безмашинного получения электрической энергии в топливных элементах, термоэлектрических генераторах, термоэмиссионных преобразователях, магнитогидродинамических генераторах. Существенно увеличился также перечень рабочих тел и областей их использования, а в изучении свойств веществ были получены новые важные результаты. Все это делает необходимым более глубокое изучение свойств веществ и систематизацию накопленных в этой области сведений.
В настоящей книге рассматриваются в основном проблемы преобразования внутренней энергии тел в полезную внешнюю работу, что предопределило энергетический аспект книги в целом.
Современное состояние термодинамики позволяет производить исчерпывающий анализ всех этапов реального процесса превращения энергии тел в полезную работу. Термодинамика равновесных состояний дает возможность характеризовать особенности каждого из возможных состояний равновесия и общий энергетический эффект равновесного процесса, а термодинамика необратимых процессов — оценить диссипацию энергии в любом из реальных процессов, а следовательно, и действительный к. п. д. (или коэффициент использования энергии) данного процесса.
Развитие термодинамики необратимых процессов сделало возможным изучение сложных явлений, состоящих из нескольких одновременно происходящих процессов разной природы, и привело к созданию единого способа феноменологического описания их. Это в свою очередь сделало правомерным, а возможно и обязательным, совместное рассмотрение явлений, которые изучались ранее независимо одно от другого. Исходя из этого в книге эффекты диссипации энергии при движении жидкости или газа, т. е. перенос импульса и теплоты, рассматриваются как составные части термодинамики. Едва ли кто-нибудь в настоящее время будет оспаривать, что теплопередача является одним из разделов «динамики» теплоты, т. е. термодинамики.
Содержание книги формировалось с учетом действующих программ вузов, причем во многих случаях материал книги выходит за пределы указанных программ, поэтому возможно книга представит интерес и для более широких кругов читателей, в том числе для аспирантов, инженеров, научных работников.
В книге большое место отведено основаниям термодинамики, без чего невозможно последовательное изложение термодинамического метода анализа.
Первая, вторая и третья части, главы 15, 19 и 20, § 17.5, 18.1, 18.5 и 18,8, а также приложение написаны И. И. Новиковым, главы 16, 17 и 18 — М. П. Вукаловичем.
И. Новиков
Цена: 500руб.
