Вопросы по ТТ Ч. 1
.docВОПРОСЫ
по курсу «Техническая термодинамика»
(Часть I, 3 семестр)
1 Основные направления развития теплоэнергетики и холодильной техники в Республики Беларусь.
2 Предмет и особенности технической термодинамики. Задачи технической термодинамики.
3 Термодинамическая система (термодинамическое тело) и окружающая (внешняя) среда. Виды термодинамических систем.
4 Рабочее тело и необходимость изучения его свойств.
5 Основные параметры состояния: температура, давление, удельный объем. Единицы измерения параметров. Интенсивные и экстенсивные свойства.
6 Уравнение состояния. Термодинамическая поверхность. Равновесное и неравновесное состояние системы или рабочего тела. Причины изменения состояния.
7 Понятие о термодинамическом процессе. Равновесные и неравновесные процессы. Графическое изображение процессов. Кривая процесса. Виды процессов.
8 Определение идеального газа. Основные законы идеальных газов. Уравнение состояния идеального газа − уравнение Клапейрона. Универсальная и удельная газовые постоянные. Нормальные физические условия.
9 Чистые вещества и смеси. Способы задания состава смеси. Массовая и мольная концентрации (доли) смеси. Смеси идеальных газов. Закон Дальтона.
10 Состав идеально – газовой смеси. Объемные доли. Закон Амага. Закон Авогадро.
11 Молярная масса и газовая постоянная смеси. Определение парциальных давлений.
12 Понятие о теплоемкости. Классификация теплоемкости. Средняя и истинная теплоемкость. Массовая, мольная и объемная теплоемкость. Зависимость теплоемкости от температуры и характера процесса.
13 Свойства теплоемкостей идеального газа. Теплоемкость газовых смесей. Определение количества теплоты.
14 Энергия термодинамической системы. Теплота и работа как формы передачи энергии. Эквивалентность теплоты и работы. Термомеханическая система. Закон сохранения и превращения энергии. Первый закон термодинамики.
15 Работа изменения объема. Определение работы аналитическим и графическим методом. Рабочая диаграмма p-υ и ее свойства. Работа как функция процесса.
16 Внутренняя энергия как функция состояния термодинамической системы (рабочего тела). Изохорная теплоемкость и ее связь с внутренней энергией тела. Внутренняя энергия идеального газа
17 Энтальпия. Математическое выражение и физическая трактовка энтальпии. Свойства энтальпии как функции состояния. Изобарная теплоемкость и ее связь с энтальпией. Энтальпия идеального газа. Связь между изохорной и изобарной теплоемкостями идеального газа (уравнение Майера).
18 Аналитические выражения первого закона термодинамики через внутреннюю энергию и энтальпию в равновесном процессе.
19 Уравнение первого закона термодинамики для потока вещества.
20 Второй закон термодинамики. Круговые термодинамические процессы (циклы) и их особенности. Работа цикла. Прямые и обратные циклы. Изображение циклов в диаграмме p-υ. Неосуществимость вечного двигателя первого рода.
21 Понятие о тепловом двигателе, термическом КПД и источников теплоты.
22 Назначение, тепловой баланс, холодильный коэффициент и коэффициент преобразования энергии обратных циклов.
23 Обратимые и необратимые процессы. Причины и условия обратимости и необратимости.
24 Сущность и формулировки второго закона термодинамики. Условия получения работы в тепловом двигателе. Неосуществимость вечного двигателя второго рода.
25 Прямой обратимый цикл Карно и его термический КПД.
26 Обратный обратимый цикл Карно и его холодильный коэффициент.
27 Теорема Карно и термический принцип повышения эффективности циклов.
28 Энтропия. Интеграл Клаузиуса для обратимых и необратимых циклов. Энтропия и её свойства. Энтропия идеального газа.
29 Тепловая диаграмма T-s и ее свойства. Определение теплоты аналитическим и графическим методом.
30 Обратимый цикл Карно как предельный по термической эффективности цикл. Коэффициент заполнения цикла.
31 Средние температуры подвода и отвода теплоты в цикле. Термический КПД произвольного обратимого цикла.
32 Регенеративный цикл и его исследование. Степень регенерации.
33 Изменение энтропии в необратимых процессах.
34 Аналитическое выражение второго закона термодинамики для обратимых и необратимых процессов. Объединенное уравнение первого и второго законов термодинамики (уравнения термодинамического тождества).
35 Статистическая природа второго закона термодинамики. Энтропия и термодинамическая вероятность. Границы применимости второго закона термодинамики.
36 Эксергия как мера работоспособности термодинамических систем.
37 Эксергия неподвижного тела (системы).
38 Эксергия теплоты и потока вещества (рабочего тела).
39 Потери эксергии (работоспособности) в необратимых процессах. Уравнение Гюи-Стодолы. Физический смысл энтропии.
40 Понятие об эксергетическом методе анализа процессов и установок.
41 Дифференциальные соотношения термодинамики. Уравнения Максвелла. Дифференциальные уравнения (частные производные) внутренней энергии и энтальпии. Дифференциальные уравнения изобарной и изохорной теплоемкости. Связь между теплоемкостями cp и cυ реального вещества.
42 Гомогенные и гетерогенные термодинамические системы.
43 Термодинамическое равновесие. Состояния устойчивого, относительно устойчивого и неустойчивого равновесия систем.
44 Состояние устойчивого равновесия для чистых веществ (однокомпонентных систем).
45 Основные характеристические функции. Внутренняя энергия, энтальпия, свободная энергия (изохорно-изотермический потенциал или энергия Гельмгольца) , свободная энтальпия (изобарно-изотермический потенциал или энергия Гиббса) и их свойства. Химический потенциал.
46 Виды и условия взаимодействия термодинамической системы, стремящейся к равновесию, с окружающей средой и критерии равновесия.
47 Условия устойчивости и равновесия в изолированной однородной системе.
48 Условия фазового равновесия.
49 Фазовые переходы первого рода. Виды фазовых переходов. Правило фаз Гиббса и его анализ.
50 Фазовая диаграмма давление-температура чистого вещества (p,T- диаграмма). Тройная точка.
51 Уравнение кривой фазового перехода (уравнение Клапейрона-Клаузиуса) и его анализ для различных фазовых переходов. Парообразование и конденсация. Плавление и затвердевание. Сублимация. Теплота фазового перехода.
52 Термодинамические свойства реальных веществ. Действительные изотермы вещества в p, υ - диаграмме на примере диоксида углерода (Опыт Эндрюса). Критическое состояние вещества.
53 Качественные особенности и количественные отклонения реальных газов от идеального газа. Уравнение Ван-дер-Ваальса и его анализ. Метастабильные и стабильные состояния.
54 Уравнение Боголюбова-Майера. Эмпирические уравнения состояния реальных веществ.
55 Пары. Диаграмма υ-T для пара. Процессы подогрева жидкости, парообразования, перегрева пара. Степень сухости. Параметры насыщенной жидкости, влажного, сухого насыщенного и перегретого паров.
56 Таблицы термодинамических свойств насыщенных и перегретых паров воды и холодильных агентов. Термодинамические диаграммы состояния T-s, h-s и p-h для паров.
57 Термодинамические процессы идеальных и реальных газов. Задачи, метод и схема исследования процессов.
58 Аналитический и графический методы расчета параметров. Изображение процессов для реальных газов (паров) в диаграммах состояния p-υ, T-s, h-s и
p-h (lgp-h).
59 Изохорный процесс. Уравнение процесса, работа расширения, количество теплоты и изменение энтропии в процессе.
60 Изобарный процесс. Уравнение процесса, работа расширения, количество теплоты и изменение энтропии в процессе.
61 Изотермический процесс. Уравнение процесса, работа расширения, количество теплоты и изменение энтропии в процессе.
62 Адиабатный обратимый (изоэнтропный) процесс. Уравнение процесса, работа расширения, количество теплоты и изменение энтропии в процессе.
63 Особенности адиабатного необратимого процесса.
64 Политропные процессы идеальных газов. Уравнение процесса, работа расширения, количество теплоты, изменение энтропии и теплоемкость процесса.
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика. М.: Издательский дом МЭИ, 2008.
Техническая термодинамика // В.Н. Крутов, С.И. Исаев, И.А. Коженов и др. М.: Высшая школа, 1991.
3 Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача: -М.: Высшая школа, 1975.-496с.
4 Сборник задач по технической термодинамике / Андрианова Т.Н., Дзампов Б.В., Зубарев В.Н., Ремизов Т.Н., Филатов Н.Я. М.: Издательство МЭИ, 2000.
5 Александров А.А., Григорьев Б.А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара. М.: Изд-во МЭИ, 1999.
Диаграмма – h,s для водяного пара (по справочнику А.А. Александрова, Б.А. Григорьева «Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара»). – М.: МЭИ, 1999.
7 Хасаншин Т.С. Тесты к лабораторному практикуму по курсу технической термодинамики: Учебно-методическое пособие. Могилев: МГУП, 2014.