1.2. Предмет технічної термодинаміки і її методи

Технічна термодинаміка вивчає закони перетворення теплової і механічної (роботи) енергій, що відбуваються в термодинамічних системах і супроводжуються тепловими ефектами.

Слово «термодинаміка» походить від грецького therme - тепло і dynamis – сила (сила, як засіб учинення роботи) і це може означати – «рух теплоти». Назва науки виникла у період її заснування – на початку XIX сторіччя.

Історично технічна термодинаміка склалась у процесі вивчення порівняно вузького кола питань, зв'язаних з роботою теплових двигунів, тобто обладнання, у якому за рахунок теплоти, що виділяється при згорянні палива, здобувається механічна енергія.

Термодинамічний метод дослідження заснований на законах (початках) термодинаміки і являє собою їх логічний і математичний розвиток. У чистому виді цей метод є строго феноменологічним, тобто він базується на емпіричних даних, установлює зв'язок тільки між макроскопічними характеристиками процесів і залишає осторонь молекулярно-кінетичні уявлення про будову речовини.

Термодинаміка при вивченні фізичних явищ допускає не тільки феноменологічний, але і статистичний підхід. В другому випадку речовина розглядається як сукупність дуже великої кількості мікрочастинок, про стан речовини судять згідно з характером їхнього руху.

Термодинаміка побудована дедуктивно: частки висновків отримані із загальних законів (початків). Принцип побудови термодинаміки простий. В основу термодинаміки покладені два основних закони (або, як іноді говорять, початку), установлених дослідним шляхом. Перший закон термодинаміки характеризує кількісну сторону процесів перетворення енергії, а другий закон установлює якісну сторону (спрямованість) процесів, які відбуваються у фізичних системах.

У залежності від задач дослідження розглядають технічну, фізичну, хімічну термодинаміку, термодинаміку біологічних систем і т.д.

1.3. Термодинамічна система. Робоче тіло. Зовнішнє середовище

Термодинамічною системою називають сукупність матеріальних тіл, (а також полів), які знаходяться у механічній і тепловій взаємодії, а також обмінюються один з одним речовиною.

Термодинамічна система має границі, які відокремлюють її від навколишнього середовища. Тіла, не вхідні в термодинамічну систему, звуться навколишнім середовищем.

Термодинамічну систему відокремлюють від навколишнього середовища контрольною поверхнею або оболонкою.

У самому загальному випадку система може обмінюватися із навколишнім середовищем речовиною (масообмінні взаємодії) і здійснювати теплові взаємодії, які містять у собі передачу теплоти між окремими тілами системи і між системою і навколишнім середовищем. Така система зветься відкритою.

Системи, у яких обмін речовин не відбувається, звуться закритими системами.

Система, яка не може обмінюватися теплотою з іншими системами (навколишнім середовищем) зветься теплоізольованою, або адіабатною.

Система, яка не обмінюється з зовнішнім середовищем або з іншими системами ні енергією, ні речовиною, називається ізольованою чи замкнутою.

Обмін енергією у формі теплоти або роботи здійснюється між макроскопічними тілами, які прийнято називати робочими тілами. Звичайно, це пари і гази.