Термодинаміка та тепломасообмін. Книжкова виставка на допомогу вивчення дисциплін
…У термодинаміки широкі перспективи розвитку.
У порівнянні з іншими фундаментальними науками про природу,
які хоч і набагато старші, але продовжують активно розвиватися,
термодинаміка ще дуже молода – їй немає ще й 200 років!
проф. В. М. Бродянський, фахівець з термодинаміки
Розвиток цивілізації безпосередньо пов’язаний з розвитком енергетики, яка супроводжується виснаженням природних органічних палив та забрудненням навколишнього середовища. Коли вичерпаються всі непоновлювані енергетичні ресурси, людству треба буде жити в стані енергетичної рівноваги і користуватись поновлювальними ресурсами: енергією сонця, вітру, води, теплотою геотермічних вод та хімічною енергією рослин. Ефективне перетворення одного виду енергії в інший покликана вказати наука термодинаміка.
Термодинаміка – це розділ фізики, в якому вивчають загальні властивості твердих, рідких і газоподібних речовин, та ті теплові процеси які відбуваються з ними. У термодинаміці мають справу не з окремими молекулами, а з макроскопічними тілами, що складаються з великої кількості частинок. Ці тіла називаються термодинамічними системами.
У термодинаміці вивчаються стани і процеси, для опису яких можна ввести поняття температури.
Термодинаміка історично виникла як емпірична наука про основні способи перетворення внутрішньої енергії тіл для механічної роботи. Однак у процесі свого розвитку термодинаміка проникла у всі розділи фізики, де можливо ввести поняття «температура» і дозволила теоретично передбачити багато явищ задовго до появи суворої теорії цих явищ.
Основу термодинаміки як нової науки заклав французький фізик, інженер Саді Карно в опублікованому в 1824 році трактаті «Роздуми про рушійну силу вогню і про машини, що здатні розвивати цю силу». Дослідивши роботу тогочасних парових машин, Карно не лише сформулював та пояснив закономірності переходу теплоти в механічну роботу, визначив ті умови за яких цей перехід буде гранично ефективним, а й розробив такий механізм дослідження властивостей речовин, який не передбачав певних знань про внутрішній устрій цих речовин. Цей механізм виявився настільки дієвим та ефективним, що дозволив створити абсолютно нову науку – термодинаміку.
«Ніхто не сумнівається, що теплота може бути причиною руху, що вона має велику рушійну силу: парові машини, що нині дуже розповсюджені, є цьому очевидним доведенням. …Теплота викликає хвилювання атмосфери, підняття хмар, падіння дощу й інших опадів, змушує текти потоки води на поверхні земної кулі, незначну частину яких людина зуміла застосувати на свою користь; нарешті землетруси і вулканічні виверження також мають причиною теплоту».
Помер Карно у віці 36 років від холери. За тодішніми правилами боротьби з епідемією все його майно, в тому числі і папери, було спалено. Таким чином, його наукова спадщина була втрачена. Вцілів лише один записник – у ньому зокрема було сформульовано Перший закон термодинаміки.
Термін «термодинаміка» введено в науку у 1854 році англійським фізиком Уїльямом Томсоном, який за видатні наукові досягнення одержав титул лорда Кельвіна.
Роботи з термодинаміки Томсон почав у 1849 році. Починаючи з 1851 року він публікує цикл наукових статей під загальною назвою «Про динамічну теорію теплоти», в яких він розглядає перший і другий закони термодинаміки. У 1852 році Томсон спільно з Джоулем провів дослідження охолодження газів.
Термодинаміка вивчає загальні властивості тіл і різні процеси в них, що супроводжуються перетворенням енергії, без використання якої-небудь певної моделі будови речовини і без висловлювання припущень щодо законів взаємодії частинок, з яких складається тіло.
Значення термодинаміки полягає в тому, що вона встановлює принципи найбільш ефективного перетворення різних видів енергії і дає відповідь на першорядне з практичної точки зору питання про те, як організувати робочий процес, щоб ККД був найбільшим. Термодинаміка дає можливість прогнозувати і оцінювати ефективність різних нових способів одержання корисної роботи, що має визначальне значення для вибору напрямків розвитку енергетики.
Технічна термодинаміка ґрунтується на трьох основних законах:
- першому, що являє собою застосування до теплових систем закону перетворення та збереження енергії;
- другому, який характеризує напрямок протікаючих у природі процесів та явищ;
- третьому, який стверджує, що абсолютний нуль температури недосяжний.
У зв'язку з швидким розвитком науки і техніки все більшого значення набувають процеси тепло- і масообміну. Ефективність і надійність роботи перспективних теплових двигунів (ракетних, атомних, плазмових, МГД-генераторів і т. д.) істотним, а іноді і вирішальним чином залежить від того, наскільки правильно організована система охолодження проточної частини двигуна, що в кінцевому рахунку визначається надійністю інженерних методів розрахунку теплообміну. Рішення багатьох задач космічної техніки (проблема теплового захисту, система життєзабезпечення), авіаційної техніки (проблема теплового бар'єру при гіперзвукових швидкостях польоту), великої енергетики (створення теплових електростанцій) нерозривно пов'язане з успіхами теорії тепломасообміну.
Тепломасообмін – дисципліна, яка вивчає закономірності процесів теплообміну що супроводжуються перенесенням речовини, тобто, масообміном.
На практиці, тепломасообмін відбувається в багатьох технічних системах, які використовують у своїй роботі рідкі або газоподібні середовища. Це – котельні установки, теплові мережі, ливарне виробництво, різне теплообмінне обладнання, наприклад, електростанцій, конструкції будівель і споруд тощо. Саме робоче середовище при цьому, чиста речовина або різні суміші і розчини, можуть залишатися незмінними або, змінювати свій агрегатний стан, здійснювати фазові переходи, такі як, випаровування, конденсація, охолодження розплавів і т. ін.
Термодинаміка та тепломасообмін мають велике значення в підготовці кваліфікованих інженерних фахівців, які повинні мати глибокі знання в області теорії та практики тепломасообміну та вміти їх використовувати в своїй професійній діяльності. На допомогу в якісному засвоєнні навчальних дисциплін «Термодинаміка» та «Тепломасообмін» пропонуємо вам перелік документів з даної тематики, які є в фондах НТБ та відображені в Е-каталозі.
Звертаємо увагу, що зареєстровані користувачі можуть скористатися доступом до повнотекстових документів з цієї або будь-якої іншої тематики, відмітивши в пошуку документа «електронна версія».
Запрошуємо до перегляду!
Алабовский, А. Н. Техническая термодинамика и теплопередача : учеб. пособие для вузов / А. Н. Алабовский, И. А. Недужий. – 3-е изд., перераб. и доп. – Киев : Вища шк., 1990. – 255 с : ил.
Викладено закони термодинаміки та їх застосування до аналізу кругових процесів та циклів теплових двигунів та холодильних установок. Третє видання доповнено прикладами вирішення типових завдань, питаннями та завданнями для самоконтролю знань.
Беляев, Н. М. Термодинамика : учебное пособие для техн. вузов / Н. М. Беляев. – Киев : Вища школа, 1987. – 343 с : ил.
У посібнику викладено основні та прикладні питання термодинаміки.
Буляндра, О. Ф. Технічна термодинаміка : підручник для студентів енерг. спец. вищ. навч. закладів / О. Ф. Буляндра. – Київ : Техніка, 2001. – 320 с : іл.
Викладено теоретичні основи термодинаміки, термодинамічні процеси ідеальних та реальних газів як закритих, так і проточних систем. Наведено теоретичні положення розрахунку основних параметрів компресорів, циклів двигунів внутрішнього згоряння, газотурбінних та паросилових установок і холодильних машин.
Буляндра, О. Ф. Технічна термодинаміка : підручник для студентів енергетичних спец. внз / О. Ф. Буляндра. – 2-ге вид., випр. – Київ : Техніка, 2006. – 320 с.
Викладено теоретичні основи термодинаміки, термодинамічні процеси ідеальних та реальних газів як закритих, так і проточних систем. Наведено диференціальні рівняння термодинаміки. Детально розглянуто властивості реальних робочих тіл та ін.
Константінов, С. М. Технічна термодинаміка : підручник для студентів вищих технічних навчальних закладів / С. М. Константінов. – Київ : Політехніка, 2001. – 368 с.
Викладено основні закони термодинаміки та властивості фізичних тіл, які пов'язані з взаємним перетворенням різних видів енергії, наведено аналіз термодинамічних процесів та термодинамічних циклів паросилових установок, газових турбін, двигунів внутрішнього згоряння, холодильних установок.
Лабай, В. Й. Тепломасообмін : підручник / В. Й. Лабай. – Львів : Тріада Плюс, 1998. – 260 с.
Викладені основні положення вчення про теплопровідність, конвективний теплообмін, теплообмін при фазових перетвореннях, теплопередачу, молекулярну і конвективну дифузії.
Лабай, В. Й. Тепломасообмін : підручник / В. Й. Лабай. – Львів : Тріада Плюс, 2008. – 260 с.
Викладено основні положення вчення про теплопровідність, конвективний теплообмін, теплообмін за фазових перетворень, теплообмін випромінюванням, теплопередачу, молекулярну і конвективну дифузії. Наведені відомості з теплового розрахунку теплообмінних апаратів і масовому – масообмінних.
Лабай, В. Й. Тепломасообмінні процеси в системах ТГВ : підручник / В. Й. Лабай ; НУ «Львівська політехніка». – Львів : Вид-во Львівської політехніки, 2021. – 340 с.
Підручник складено на основі багаторічного досвіду викладання курсу «Тепломасообмін» на кафедрі теплогазопостачання і вентиляції НУ «Львівська політехніка». У підручнику є розділи: теплопровідність, конвективний теплообмін (тепловіддача), теплове випромінювання, теплопередача, молекулярна дифузія, конвективний масообмін (масовіддача). Наведені відомості з теплового розрахунку теплообмінних апаратів і масовому – масообмінних.
Остапенко, О. П. Технічна термодинаміка : лабораторний практикум / О. П. Остапенко ; ВНТУ. – Вінниця : ВНТУ, 2012. – 92 с.
В практикумі викладено теоретичні основи законів технічної термодинаміки з метою їх застосування для дослідження і аналізу термодинамічних процесів і циклів, подані лабораторні роботи з дослідження термодинамічних процесів на фізичних моделях та передбачено дослідження термодинамічних циклів за допомогою аналітичних програм в середовищі Excel.
Погорєлов, А. І. Тепломасообмін : (основи теорії і розрахунку) : навчальний посібник / А. І. Погорєлов. – 4-те вид., випр. – Львів : Новий світ-2000, 2006. – 144 с. – (Вища школа в Україні).
Викладені основи теорії тепломасообміну у відповідності з програмою курсу «Тепломасообмін».
Свідерський, В. П. Термодинаміка і теплові процеси зварювання : навчальний посібник / В. П. Свідерський, В. С. Яремчук. – Хмельницький : ХНУ, 2014. – 375 с.
Посібник умовно розділений на три блоки, у яких відповідно подані загальні основи термодинаміки, основні відомості з теплоперенесення та розрахунки теплових процесів у зварювальних технологіях.
Співак, О. Ю. Тепломасообмін : навчальний посібник. Ч. І / О. Ю. Співак, Н. В. Резидент ; ВНТУ. – Вінниця : ВНТУ, 2021. – 113 с.
У посібнику наведено теоретичний матеріал, приклади розв'язування задач, перелік контрольних запитань для самоперевірки, задачі для самостійної роботи, довідковий матеріал, перелік літератури.
Співак, О. Ю. Тепломасообмін : лабораторний практикум / О. Ю. Співак, М. М. Чепурний ; ВНТУ. – Вінниця : ВНТУ, 2010. – 111 с.
В практикумі подано теоретичний матеріал для виконання лабораторних робіт з дисциплін «Тепломасообмін» і «Сушильні процеси та установки», лабораторні роботи з цих дисциплін та необхідний довідковий матеріал.
Чеботарьов, В. О. Технічна термодинаміка : учбовий посібник для вузів / В. О. Чеботарьов, А. Д. Беркута. – Київ : Вища школа, 1969. – 203 с.
Чепурний, М. М. Застосування теорії подібності для розв'язання задач тепломасообміну : навчальний посібник / М. М. Чепурний, С. Й. Ткаченко, В. В. Бужинський ; МО і науки України. – Вінниця : ВДТУ, 2001. – 111 с.
Викладено диференціальні рівняння гідродинаміки, теплопровідності, теплообміну і дифузії. Викладено основи теорії подібності і наведені приклади її застосування для розв’язання задач тепломасообліну.
Чепурний, М. М. Розрахунки тепломасообмінних апаратів : навчальний посібник / М. М. Чепурний, С. Й. Ткаченко ; ВНТУ. – Вінниця : ВНТУ, 2006. – 130 с.
Розглянуто деякі теоретичні питання з теорії тепло- і масообміну та розрахунку теплообмінників. Наведено приклади теплових і гідравлічних розрахунків тепло- і масообмінних апаратів різних типів і конструкцій.
Чепурний, М. М. Тепломасообмін в прикладах і задачах : навчальний посібник / М. М. Чепурний, Н. В. Резидент ; ВНТУ. – Вінниця : ВНТУ, 2011. – 128 с.
В посібнику розглянуто теоретичні основи з теорії тепломасообміну, наведено конкретні приклади розв'язування задач, сформовано контрольні запитання і набір задач для самостійної роботи студентів.
Чепурний, М. М. Основи технічної термодинаміки : підручник / М. М. Чепурний, С. Й. Ткаченко ; МОН України. – Вінниця : Поділля-2000, 2004. – 352 с.
Викладено характеристики термодинамічних систем, види енергії, форми енергообміну, закони та ефективність енергоперетворень.
Чепурний, М. М. Технічна термодинаміка : навчальний посібник : в трьох частинах. Ч. 1 / М. М. Чепурний, С. Й. Ткаченко. – Вінниця : ВДТУ, 1997. – 136 с.
В посібнику викладені характеристики термодинамічних систем, види енергії та форми енергообміну в них, закони перетворення енергії та ефективність енергоперетворень в термодинамічних процесах і системах з ідеальними газами.
Чепурний, М. М. Технічна термодинаміка : навчальний посібник : в трьох частинах. Ч. 2 / М. М. Чепурний, С. Й. Ткаченко. – Вінниця : ВДТУ, 1997. – 118 с.
Викладено термодинамічні властивості та термодинамічні процеси реальних газів, водяної пари, парогазових сумішей. Розглянуто основи хімічної термодинаміки, процесів горіння. Наведено приклади практичного застосування теоретичних положень.
Чепурний, М. М. Технічна термодинаміка : навчальний посібник : в трьох частинах. Ч. 3 / М. М. Чепурний, С. Й. Ткаченко. – Вінниця : ВДТУ, 1997. – 103 с.
Викладено термодинамічні цикли газотурбінних і паротурбінних установок, двигунів внутрішнього згорання, холодильних і теплонасосних установок.
Чепурний, М. М. Технічна термодинаміка в прикладах і задачах : навчальний посібник / М. М. Чепурний, С. Й. Ткаченко. – Вінниця : ВНТУ, 2005. – 132 с.
Наведено приклади розв'язання задач з основних розділів технічної термодинаміки, сформовані задачі для самостійного розв'язання в процесі засвоєння дисципліни.