Термодинамическая система, её взаимодействие с окружающей средой Вопросы к экзамену
1. Термодинамическая система, её взаимодействие с окружающей средой; параметры состояния рабочего тела. 2. Термическое уравнение состояния идеального газа. Универсальная газовая постоянная, газовая постоянная данного газа. 3. Термические уравнения состояния реального газа: уравнение Ван дер Ваальса, уравнение в вириальной форме. 4. Функции состояния рабочего тела: внутренняя энергия, энтальпия, энтропия, их изменение в термодинамических процессах идеального газа. 5. Функции процесса с рабочим телом: теплота и работа (механическая), их вычисления в термодинамических процессах идеального газа. 248 6. 1-й закон термодинамики: формулировки, аналитическое выражение применительно к термодинамическим процессам. 7. Теплоемкость идеальных газов: теплоемкости ср и сv, связь между ними; зависимость теплоемкости от температуры; теплоемкость газовых смесей. 8. Уравнение 1-го закона термодинамики для потока рабочего тела (в тепловой форме). 9. Формулировки 2-го закона термодинамики. Аналитическое выражение этого закона. Объединённое уравнение 1-го и 2-го законов термодинамики. 10. Сжимаемость реальных газов. Термические коэффициенты. 11. Политропные процессы идеального газа. Вывод уравнения политропных процессов. Связь между параметрами состояния в политропном процессе. 12. Адиабатный процесс идеального газа. Вывод уравнения адиабатного процесса. Соотношение между параметрами состояния в адиабатном процессе. 13. Изотермический процесс идеального газа в рv- и Ts- диаграммах, работа и количество теплоты в этом процессе, изменение энтропии. 14. Изобарический процесс идеального газа в рv- и Ts- диаграммах. Вычисление работы и количества теплоты; изменение энтропии, энтальпии и внутренней энергии в изобарическом процессе. 15. Техническая работа потока рабочего тела (газа). Удельная работоспо-собность (эксергия) потока. Потеря эксергии потока в необратимых процессах. 16. Адиабатное (изоэнтропийное) течение газов в каналах. Истечение иде-ального газа через сужающееся сопло. 17. Изменение энтропии в необратимых процессах и циклах. 18. Прямой цикл Карно, его термический КПД. Теорема Карно. 19. Дифференциальные уравнения термодинамики: уравнения внутренней энергии, энтальпии и теплоты. 20. Дифференциальные уравнения термодинамики: уравнения теплоемко-стей с? и ср для идеального газа. 21. Основные законы идеальных газов. Следствие из закона Авогадро. Ки-ломоль газа. 22. Основные термодинамические процессы идеальных газов в рv- и Ts- диаграммах. 23. Статистическое толкование 2-го закона термодинамики. Энтропия и вероятность. Пределы применимости 2-го закона термодинамики. 24. 1-й закон термодинамики в термохимии. Тепловой эффект реакции. Зависимость теплового эффекта реакции от температуры (уравнение Кирхгофа). Зависимость теплового эффекта от агрегатного состояния веществ. 25. 2-й закон термодинамики в термохимии. Константа равновесия. Термо-динамические свойства диссоциирующих газов. Свободная энергия и изобар-ный потенциал. Тепловая теорема Нернста. Абсолютная энтропия. 26. Изохорический процесс идеального газа; изображение в рv- и Ts- диа-граммах. Уравнение 1-го закона термодинамики применительно к изохориче-скому процессу. 27. Смеси идеальных газов. Закон Дальтона. Газовая постоянная смеси га-зов. 249 28. Максимальная работоспособность термодинамической системы. Эксер-гия теплоты и потока рабочего тела. Эксергический КПД. Потеря эксергии при необратимых процессах. 29. Влажный воздух. Относительная влажность воздуха. Влагосодержание и энтальпия влажного воздуха, hd - диаграмма. Температура точки росы. 30. Влажный воздух: определение относительной влажности воздуха. Тем-пература мокрого термометра. 31. Термодинамическая шкала температур. Абсолютный нуль температу-ры. Аналитическое выражение 2-го закона термодинамики. 32. Обратимые циклы, оценка эффективности прямых и обратных циклов. 33. Истечение газов через комбинированное сопло. Сверхкритическая скорость истечения. 34. Полное торможение потока, изоэнтропийное (адиабатное) торможение. Температура адиабатного торможения. 35. Истечение идеального газа из сужающегося сопла. Максимальный рас-ход и критическая скорость. Критическое отношение давлений и температур. 36. Условия перехода скорости газа (пара) через скорость звука. Комбини-рованное сопло Лаваля. Расчет скорости истечения водяного пара по измене-нию энтальпии. 37. Уравнение 1-го закона термодинамики для потока рабочего тела в теп-ловой форме. Располагаемая работа. Температура адиабатического торможения потока. 38. Циклы реактивных двигателей: схемы, циклы и термические КПД пря-моточного и турбореактивного двигателей. 39. Цикл ракетного двигателя, изображение цикла в рv- диаграмме, терми-ческий КПД. 40. Уравнение процесса дросселирования. Техническое применение про-цесса дросселирования. Дросселирование идеальных газов. 41. Истечение водяного пара. Скорость истечения. 42. Дросселирование газов и паров. Различия при дросселировании газов и паров. 43. Дифференциальное уравнение адиабатного дроссель-эффекта. Температура инверсии. Исследование процесса дросселирования реального газа в Ts- диаграмме. 44. Плавление. Сублимация. Фазовая диаграмма р-Т. Тройная точка. Урав-нение Клапейрона-Клаузиуса. 45. Процессы во влажном воздухе. hd- диаграмма влажного воздуха. 46. Фазовые переходы. Правило фаз Гиббса. Тройная точка (для воды). 47. Расчет основных процессов водяного пара. 48. Таблицы воды и водяного пара. Диаграмма hs- водяного пара. 49. Истечение водяного пара. Необратимые истечения. Процесс истечения в диаграмме h-s. 50. Парообразование и конденсация (водяного пара). Зависимость давле-ния насыщенного пара от температуры. Теплота фазового перехода. Степень сухости пара. 250 51. Изобарический процесс водяного пара. Изображение в рv- и Ts- диа-граммах. Уравнение 1-го закона термодинамики применительно к этому про-цессу. 52. Парообразование в рv- и Ts- диаграммах, пограничные кривые, степень сухости и влажность пара. Критическая точка для воды. 53. Паротурбинный цикл Ренкина: схема паротурбинной установки, изо-бражение в рv- и Ts- диаграммах, термический КПД, удельный расход пара. 54. Основные процессы водяного пара в Ts- диаграмме. 55. Паротурбинный цикл с промежуточным перегревом пара в рv- и Ts- диаграммах; термический КПД цикла. 56. Цикл Карно для водяного насыщенного пара и его недостатки. 57. Ts- диаграмма водяного пара. Основные процессы водяного пара в диа-грамме. 58. Влияние параметров пара на термический КПД цикла Ренкина. 59. Цикл паротурбинной установки при сверхкритических параметрах па-ра. 60. Регенеративный цикл для водяного пара: схема установки, изображе-ние в диаграмме Ts-, термический КПД. Удельный расход пара. 61. Цикл карбюраторного бензинового двигателя: работа двигателя, изо-бражение в рv- и Ts- диаграммах, термический КПД. 62. Цикл дизельного двигателя: работа дизеля, изображение в рv- и Ts- диаграммах, термический КПД. 63. Цикл поршневого дизельного двигателя внутреннего сгорания со сме-шанным подводом теплоты: изображение в рv- и Ts- диаграммах, термический КПД цикла. 64. Сравнение КПД циклов двигателей внутреннего сгорания в Ts- диа-грамме (метод среднеинтегральных температур). 65. Изотермический и адиабатный КПД компрессора. 66. Многоступенчатое сжатие в компрессоре в рv- и Ts- диаграммах; мощность, затраченная на привод компрессора. 67. Назначение и типы компрессоров. 68. Многоступенчатый компрессор. Оптимальное распределение давлений по ступеням. Отводимая теплота при охлаждении компрессора. Центробежный компрессор. 69. Термодинамический анализ работы компрессора: 1-й закон термодинамики для потока рабочего тела (воздуха) в компрессоре, КПД компрессора. 70. Цикл газотурбинной установки: работа установки, изображение в рv- и Ts- диаграммах (цикл с подводом теплоты при р=const), термический КПД. 71. Методы повышения КПД циклов газотурбинных установок. 72. Расчет основных термодинамических процессов водяного пара. 73. Цикл газотурбинной установки в подводом теплоты при постоянном объеме: изображение в диаграммах Ts- и термический КПД. 74. Цикл воздушной холодильной установки: схема, процесс в Ts- диа-грамме, холодильный коэффициент. 251 75. Цикл бинарной парогазовой установки: схема, изображение в Ts- диа-грамме, термический КПД. 76. Влажный насыщенный пар и его параметры. Энтальпия и энтропия влажного пара. 77. Цикл парокомпрессионной холодильной установки: схема, изображе-ние в Ts- диаграмме, холодильный коэффициент. 78. Цикл тепловой установки с МГД - генератором: простейшая схема, изображение в Ts- диаграмме; термический КПД. 79. Цикл теплового насоса: схема, изображение цикла в Ts- диаграмме, эффективность цикла. 80. Цикл пароэжекторной холодильной установки: схема установки, изо-бражение в Ts- диаграмме; коэффициент использования теплоты. 81. Абсорбционная холодильная установка: схема, основные элементы ус-тановки, Ts- диаграмма, иллюстрирующая работу установки. 82. Термотрансформаторы: принципиальная схема, циклы Карно для трансформатора теплоты в Ts- диаграмме. 83. Термохимические трансформаторы теплоты: схема, процесс работы трансформатора теплоты в координатах T и s. 84. Методы ожижения газов. Общие принципы и способы достижения сверхнизких температур. 85. Теплофикационный цикл: схема ТЭЦ с турбинами с отбором пара; изображение цикла теплофикационной паротурбинной установки в Ts- диаграмме. 86. Принцип работы теплового насоса. 87. Цикл теплового насоса - термотрансформатора. Отопительный коэффициент. Термодинамическое сравнение эффективности теплового насоса и теплофикации. 88. Циклы атомных теплоэнергетических установок: принципиальная схема одноконтурной и двухконтурной установок, изображение цикла с перегре-вом рабочего тела (пара) в рv- и Ts-диаграммах. 89. Эксергетический анализ работы тепловых машин (на примере газотурбинной установки). 90. Первый закон термодинамики в термохимии. Тепловой эффект хими-ческой реакции. 91. Второй закон термодинамики в термохимии. Закон действующих масс. Константа равновесия. 92. Уравнение максимальной и минимальной работы химической реакции. Зависимость константы равновесия от давления и температуры. 93. Особенности конструкции и принцип работы тепловой трубы. Расчет параметров тепловой трубы.