Műszaki hőtan

ELŐSZÓ
A könyv a technikai termodinamika elméleti alapjait tárgyalja, azonkívül az egyes fejezetekben megtalálhatjuk a gázok és a gőzök termodinamikájára vonatkozó kiindulási alapokat. A technikai termodinamika ismertetésében foglalkozunk a kémiai termodinamika, a kémiai reakció kinetikájának és a gázok égéselméletének az ismertetésével. A mellékletekben megtalálhatjuk a gázok fajmelegére vonatkozó Just és Schmidt-féle táblázatokat, azonkívül M. P. Vukalovics tanár által összeállított, lerövidített vízgőztáblázatokat. Az egész tanulmányi anyag felépítése olyan, hogy a gépkocsi szakmai felsőoktatása részére, ahol előirányozták a belsőégésű motorok elméletéről szóló előadást, tökéletesen megfelel.
Az utolsó fejezet, "A gázok égéselméletének alapjai" egész sor tudományos megállapítást tartalmaz, melyek a leningrádi Fizika-kémiai Intézet kutatómunkájának az eredményei. Ezt az anyagot azért ismertetjük, hogy egyrészt a hallgatóknak, másrészt a belsőégésű motorokkal foglalkozó üzemmérnököknek segítséget nyújtsunk a gáz-benzin-levegő keverékében végbemenő égési folyamatok gyorsaságára és a láng terjedési sebességére vonatkozó számítások elvégzéséhez. Minden egyes fejezetet, különösen a belsőégésű motorok termodinamikai elméletére vonatkozó részt, kiegészítettük példákkal és különféle feladatokkal.
TARTALOM
Előszó 4
Bevezetés 5
A termodinamika elméleti alapjai
Alapfogalmak és meghatározások 7
A testek termodinamikai állapotát meghatározó jellemzők. Az állapotegyenletek. A termodinamikai felület. Munkafolyamatok és azok különböző alakjai 9
Az energia megmaradásának elve és annak alkalmazása a hőfolyamatoknál. A termodinamika első törvénye 14
A test térfogatváltozásának munkája. A belső energia. Az elemi és a végső munkafolyamatokra, továbbá a körfolyamra vonatkozó első termodinamikai törvény. Az első fajtájú perpetuum mobile lehetetlensége. A folyamatok mechanikai megfordíthatósága 17
A hőmérséklet. A folyamatok termomechanikai megfordíthatósága. A Clausius-féle egyenlet. A Carnot körfolyam. A második fajtájú perpetuum mobile lehetetlensége. A termodinamika második törvénye 24
A Carnot-Clausius-féle első tétel. A hőmérséklet abszolút skálája és az abszolút hőmérséklet. A megfordítható Carnot körfolyaamra és bármilyen más megfordítható körfolyamra vonatkozó termodinamikai második törvény 28
A megfordíható körfolyamra vonatkozó termodinamikai második törvény. Entrópia. A folyamatokna a Ts koordináta-rendszerben való ábrázolása. A Carnot-Clausius-féle második elmélet 35
A nem megfordítható Carnot körfolyamra, bármilyen nem megfordítható körfolyamra és folyamatra vonatkozó termodinamikai második törvény. A test entrópiája 38
Egy elszigetelt rendszer entrópiájának növekedése. Az entrópia fogalmának fizikai értelmezése 41
A termodinamika második törvényének Clausius-féle magyarázata. Az L. Boltzmann-féle magyarázat. A kérdésnek Engels F. által adott filozófiai megoldása 45
A termodinamika első és második törvényének matematikai kifejezése 48
Az ideális gázok termodinamikája
Az ideális vagy tökéletes gázok. A Boyle-Mariotte és Gay-Lussac-féle törvények. Clapeyron egyenlete 5
Az ideális gázok alaptörvényei és az anyag-felépítés molekuláris-kinetikai elmélete 58
Az ideális gázok keverékei. Dalton törvénye. A keverék gázállandója 62
A termodinamikai együtthatók. Az ideális gázok és gázkeverékek fajmelegei. Az ideális gáz energiája 65
A melegmennyiség és az entrópianövekedés az ideális gázok elemi folyamatainál. A melegtartalom 70
Az ideális gázok folyamatai. Az ideális gázok Carnot körfolyama 72
A valóságos gázok
A valóságos gázok tulajdonságai. A Van-der-Vaals egyenlet. Az energia, a melegmennyiség és az entrópia egyenlet 88
A valóságos gázok fajmelegei 93
Gay-Lussac és Joy-Thomson gázokkal végzett kísérletei. Az inverz hőmérséklet 97
Változó fajmelegek mellett a gázokkal megvalósuló adiabatikus és politropikus folyamatok. A gázok Ts diagrammja 101
A gázokra vonatkozó feladatok megoldása 108
A gőz termodinamikája
A gőzképződés folyamata. A telített gőz. Az elgőzölgés alaptörvényei és azok analitikai jellemzői 120
A telített vízgőz. Vízgőztáblázatok 127
A telített gőz folyamatai és analitikai jellemzői. A telített gőzök Carnot-körfolyama 131
A túlhevített vízgőz. Alapfolyamatok. A Ts és is koordináta-rendszerekben megrajzolt vízgőz diagrammok 137
A vízgőzre vonatkozó példák megoldásai 146
Előrehaladó mozgást végző gázalakú testek rövid termodinamikai jellemzése
A gázalakú test mozgásegyenlete. Az adiabatikus áramlás. A gáz, vagy a gőz fojtása 152
A másodpercenkénti felhasználás és az áramlási sebesség egyenleteinek jellemzése. A nyomások kritikus viszonya. Az áramlás kritikus sebessége és a fogyasztás. Saint Venant és Vantzel elmélete. A Laval-fúvóka 158
A hőerőgépek ideális körfolyamai
Gőzgépek és belsőégésű motorok körfolyamai. Az ideális kompresszor körfolyama. 171
A körfolyamatok rövid termodinamikai jellemzése, amikor a melegközlés v = const., P = const. és T = const. mellett történik 180
A kompresszor munkafolyamata 184
A dugattyús gőzgépek és a turbinák ideális munkafolyamatai 190
A gőzgépek termikus hatásfokának javítása. A gőzfűtés alapjai 194
Hőerőgépek körfolyamaira vonatkozó példák 200
A kompressziós és az abszorbciós hűtőgépek működési elve 205
A kémiai termodinamika alapjai és azok vonatkoztatása az égési folyamatokra
A kémiai és a kémia-fizikai folyamatok. A termodinamika kémiai folyamatokra vonatkozó első tétele 209
A Hess-féle törvény. A kémiai reakció melegeffektusának az anyag állapotával és hőmérsékletével való összefüggése. A Kirchoff törvény 213
A termodinamika kémiai reakciókra vonatkozó második törvénye. A maximális munka (szabad energia) A Gibbs-Hemholz egyenlet. A szabad energia és az entrópia között fennálló kölcsönös viszony 219
A kémiai egyensúly. A gázok közti kémiai egyensúly jellemzői 223
Van t'Hoff egyenlete. Szilárd, cseppfolyós állapotú anyagok és gázok közötti kémiai egyensúly-jellemzők 226
Reakció-példák és Van t'Hoff alapegyenletek felhasználása 233
A kémiai reakció melegeffektusa és szabadenergiája (maximális munka) között fennálló összefüggés. A Nernst-féle melegelv 241
A kondenzált rendszerekre és gázokra vonatkozó Nernst-féle elmélet. A termodinamika harmadik törvénye 244
Példák a Nernst-féle elmélet felhasználására kémiai folyamatoknál 251
Néhány technikai feladat megoldása 258
A gázok égéselméletének alapjai
A kémiai reakciók sebessége 266
A láng terjedése 275
A normális égés elméleti alapjai 292
Az égéselmélet alapján végzett számítási példák 296
A robbanás termodinamikai elmélete 311
Mellékletek
Kétatomos gázok széndioxid, víz és keverékeik Ts entrópia diagrammja
Vízgőz is digramm (M. P. Vukalovics alapján)
A vízgőz szénmonoxid és széndioxid disszociációja. Az egyensúlyjellemző megközelítő számítása 321
Gázok közepes molekuláris Cpm fajmelege 0-3000 K hőmérsékletekre 322
Gűzok közepes molekuláris Cvm fajmelege 0-3000 K hőmérsékletekre 323
Száraz telített gőz (M. P. Vukalovics alapján) 324
Túlhevített gőz 326
A túlhevített víz, gőz állandó nyomás melletti rejtett Cp kal/kgC (M. P. Vukalovics alapján) 360
Túlhevített vízgőz állandó térfogat melletti rejtett fajmelege Cv kal/kgC (M. P. Vukalovics alapján) 361