♻️ Термодинамічні цикли
Цикл Карно
Ідеальний оборотний цикл, максимальний теоретичний ККД.
Цикл Отто
Бензинові двигуни, ступінь стиснення, ККД.
Цикл Дизеля
Дизельні двигуни, самозаймання, ступінь попереднього розширення.
Цикл Ренкіна
Парові турбіни, електростанції, регенерація.
Цикл Брайтона
Газові турбіни, реактивні двигуни, ступінь підвищення тиску.
Холодильний цикл
Кондиціонери, холодильники, тепловий насос, COP.
Цикл Стірлінга
Двигун Стірлінга, регенеративний теплообмін.
Комбінований цикл
Парогазові установки, підвищений ККД.
📜 Основні закони
Перший закон
Збереження енергії: ΔU = Q - W.
Другий закон
Ентропія, незворотність процесів, нерівність Клаузіуса.
Ентропія
Зміна ентропії в різних процесах, статистична ентропія.
Ентальпія
Теплова функція, ентальпія реакцій, фазових переходів.
Енергія Гіббса
Самовільність процесів, хімічна рівновага.
Енергія Гельмгольца
Вільна енергія, ізохорно-ізотермічні процеси.
📚 Основи термодинаміки
Термодинаміка — розділ фізики, що вивчає закономірності перетворення енергії та її передачі між системами. Базується на чотирьох фундаментальних законах, які описують поведінку макроскопічних систем.
Цикл Карно — ідеальний термодинамічний цикл
🌡️ Термодинамічні процеси
- Ізотермічний — T = const
- Ізобарний — p = const
- Ізохорний — V = const
- Адіабатний — Q = 0
- Політропний — pVⁿ = const
⚡ Функції стану
- U — внутрішня енергія
- H = U + pV — ентальпія
- S — ентропія
- G = H - TS — енергія Гіббса
- F = U - TS — енергія Гельмгольца
🔥 Теплоємність
- Cₚ — при постійному тиску
- Cᵥ — при постійному об'ємі
- γ = Cₚ/Cᵥ — показник адіабати
- Одноатомний газ: γ = 1.67
- Двоатомний газ: γ = 1.4
🏭 Типові ККД
- Карно — теоретичний максимум
- Парова турбіна — 35-45%
- Дизель — 40-50%
- Бензиновий ДВЗ — 25-35%
- Парогазова установка — 55-60%
Порівняння термодинамічних циклів
| Цикл | Застосування | Робоче тіло | Типовий ККД |
|---|---|---|---|
| Карно | Теоретичний еталон | Ідеальний газ | Максимальний |
| Отто | Бензинові двигуни | Паливно-повітряна суміш | 25-35% |
| Дизеля | Дизельні двигуни | Паливно-повітряна суміш | 40-50% |
| Ренкіна | Парові турбіни, ТЕС | Вода/пара | 35-45% |
| Брайтона | Газові турбіни | Повітря | 30-40% |
| Стірлінга | Двигуни Стірлінга | Гелій, водень | 30-40% |
| Зворотний Карно | Холодильники, кондиціонери | Хладагент | COP 3-5 |
🌡️ Теплопередача
Теплопровідність
Закон Фур'є, термічний опір, багатошарові стінки.
Конвекція
Вільна та вимушена конвекція, число Нуссельта.
Теплове випромінювання
Закон Стефана-Больцмана, ступінь чорноти, екрани.
Теплообмінники
LMTD метод, NTU-ε метод, типи теплообмінників.
Термічний опір
Опір теплопередачі, утеплення будівель.
Ребра охолодження
Ефективність ребер, оптимальні розміри.
💧 Властивості речовин
Ідеальний газ
pV = nRT, ізопроцеси, суміші газів.
Реальні гази
Рівняння Ван-дер-Ваальса, фактор стисливості.
Таблиці води та пари
Властивості води та водяної пари при різних параметрах.
Фазові діаграми
Точки кипіння, плавлення, потрійна точка.
Теплота фазових переходів
Теплота плавлення, випаровування, сублімації.
Психрометрія
Вологе повітря, точка роси, ентальпія.
🔥 Спалювання та горіння
Про цю категорію
Ця категорія об'єднує всі матеріали відповідного розділу на calculator.party: калькулятори, статті, шпаргалки, вправи та розв'язані задачі. Усі ресурси пов'язані між собою та доповнюють один одного.
Термодинаміка пояснює теплові процеси і визначає ефективність енергетичних систем.
Як орієнтуватися в категорії
Починайте з теоретичних статей, потім переходьте до калькуляторів і вправ. Розв'язані задачі допоможуть побачити, як застосовувати теорію на практиці. Тести покажуть, наскільки добре ви засвоїли матеріал.