Лекция - 1

доц. В. Шаранков
каб. 2313
email: sharankov@tu-sofia.bg
Литература:
1.Л Е К Ц И И
2. Т О П Л О Т Е Х Н И К А
Н. Начев
Л. Цоков
М. Златева
изд. ТУ-София
3.Т Е Р М О Д И Н А М И К А
Н. Начев
Л. Цоков
В. Шаранков
изд. ТУ-София

ФОРМА НА КОНТРОЛ: изпит
ТЕКУЩ КОНТРОЛ:
2 контролни работи (тестове) с възможност за освобождаване

НАЧИН НА ОЦЕНКА:
контролни работи - 2 х 40 точки
упражнения - 20 точки

ОСВОБОЖДАВАНЕ ОТ ИЗПИТ:
> 60 точки

Топлотехника
Термодинамика Топлопренасяне
Горивни процеси
Термодинамика
на обратимите процеси на необратимите процеси

Основни понятия в
термодинамиката

•Термодинамична система:
Съвкупност от материални тела и полета, които
взаимодействат помежду си и с други тела и сис-
теми от околната среда и са оградени от реална
или условна граница.

•Видове термодинамични системи
Отворена (масо- и топлообмен с ок. среда)
Затворена (без масообмен)
Адиабатна (без топлообмен)
Изолирана (без масообмен и без топлообмен)

•Състояние на термодинамичната система
Съвкупността от стойностите на всички независими термодинамични
величини.
•Равновесно състояние
Такова състояние на термодинамичната система, когато няма обмен
на маса и топлина с околната среда и параметрите имат една и съща
стойност в границите на системата.
•Термодинамичен процес
Термодинамичен процес е преминаването на термодинамичната сис-
тема от едно термодинамично състояние в друго.
•Равновесни и неравновесни процеси
Един термодинамичен процес наричаме равновесен, ако началното,
крайното и всички междинни състояния са равновесни. Равновесният
процес е обратим, т.е. той може да се осъществи в обратна посока от
крайното в началното състояние, преминавайки през същите междин-
ни състояния.
Неравновесният процес е необратим.

Термични параметри
P, V, T

Налягане (P)
•Налягането е скаларна физична величина, която се
дефинира като сила, разпределена върху повърхност.
•P = F / f 1 Pa = 1 N / m
2
P = 9,81.m / f Pa

P1 = 9,81 . 68 / 0.03 = 22 236 Pa
P2 = 9,81 . 130 / 0.03 = 42 510 Pa
68 kg
130 kg
22 kPa 43 kPa
f = 300 cm
2
!

Налягане (P)
Измервателни единици
Паскал 1 Pa = 1 kg/(ms
2
) = 1 N/m
2
Бар 1 bar = 100 000 Pa
Живачен стълб (0
о
С) 1 mm Hg = 133.3 Pa
Воден стълб 1 mm H
2O = 9.81 Pa
Стандартна атмосфера 1 atm = 101 325 Pa

Барометрично налягане, P
b
•Експериментът на Ото фон Герике през 1654 г. показва
наличието на въздушно налягане. Проведен е с две
плътно прилепващи кухи полусфери с диаметър около
35 см и изтеглен въздух от тях.

Барометрично налягане, P
b
•Атмосферното (барометрично) налягане с уве-
личаване на височината и намаляване на плът-
ността на въздуха намалява.
Връзка между атмосферното наля-
гане и височината.

p = 101325 (1 - 2.25577 10
-5
h)
5.25588


Където:
p = барометрично налягане (Pa)
h = височина над морското
равнище (m).

Барометър
•Живачният барометър е изобретен от
Торичели през 1640 г.
Налягането се измерва в
mm Hg(живачен стълб).

1 mm Hg = 133.322 Pa

Стандартно атмосферно
налягане при 0 m над-
морска височина.

760 mm Hg = 101 325 Pa
!

Механичен барометър
(анероид)
•Използва се вакумирана гофрирана кутия, свързана с
лостова система към стрелката.

Други барометри
Барограф
Съвременен дигитален барометър

Манометрично, вакуметрично и
абсолютно налягане
p
b
p
b
p
b
p

p

p

Δp
Δp

p = p
b p > p
b
p = p
b + Δp
Δp = p
m
p < p
b
p = p
b - Δp
Δp = p
v
Манометрично
налягане, p
m
Вакуметрично
налягане, p
v
Абсолютно
налягане, p

Манометрично, вакуметрично и
абсолютно налягане
p
p
b
p
m
p
v
p p

Конструкция на манометъра
Манометър с
бурдонова тръба
Манометър с
диафрагма

Температура (t, T)
•Физическа величина, характеризираща
състоянието на термодинамично равно-
весие на макроскопичната система.
•Мярка за кинетичната енергия на микро-
частиците.

E = mw
2
/2
Газ А Газ Б

Скала на Фаренхайт
•Градус Фаренхайт (
о
F):
0
о
F
100
о
F
0
o
F - най-ниската температура през зимата на 1708/1709 г.
(по-късно е постигнал тази температура (около -17,8 °C) с
помощта на смес от лед, амониев хлорид и вода
100
o
F - телесната температура на кон

Скала на Реомюр
•Градус Реомюр (
о
R):
0
о
R
80
о
R
0
o
R - точка на топене на леда
1
o
R - увеличение на обема на спирта с 1/1000
Горна граница на скалата е 80
o
R,
която отговаря на точката на
кипене на спирта.
По-късно е прието, че 80
o
R
отговарят на кипенето на водата.

Скала на Целзий
•Градус Целзий (
о
С):
•Топене на леда и кипене на дестилирана вода
при налягане 101 325 Pa.
0
о
С
100
о
С

Абсолютна термодинамична скала
(скала на Келвин)
•Винаги положителна (пропорционална на
средната кинетична енергия на молекулите).
•Измерителна единица е Келвин (равна на
1/273.16 част от температурата на тройната
точка на дестилирана вода при стандартно
налягане 101 325 Pa).
0
273.15
373.15
Келвин
-273.15
0
100
Целзий
T = t
o
C + 273.15 K
Δt = t1 – t2
T1 = t1 + 273.15
T2 = t2 + 273.15
ΔT = Δt
ΔT = 1 K = Δt = 1
o
C
!

Точка на кипене
на водата
-273.15
0
100
Целзий
0
273.15
373.15
Келвин
-459
32
212
Фаренхайт
-217.72
0
80
Реомюр
Точка на топене
на леда
Абсолютна
нула
o
C K
o
F
o
R
Конверсия на температурни скали
o
C = (
o
F - 32) / 1.8
1
o
R = 1.25
o
C

Измерване на температурата
•Не може да бъде измервана пряко. За измене-
нието съдим по промяната на други физични
величини – обем, налягане, електрическо съп-
ротивление, електродвижеща сила, интензив-
ност на излъчването и други.
•Необходимо е да се подбере термометрично
вещество, което има свойство променящо се
значително с температурата и това свойство е
добре възпроизводимо.