Программа спецкурса "Термодинамика газовых потоков" (1 год) Лектор - доцент Б.В.Куксенко

  1. Вводные замечания. Место термодинамики среди естественных наук. Общая характеристика методов термодинамики.
  2. Основные понятия и терминология. Термодинамическая система. Основные характеристики систем. Основные типы параметров. Исходные положения термодинамики. Равновесие. Самопроизвольный переход от неравновесия к равновесию. О причинах релаксации. Температура. Уравнения состояния.
  3. Первое начало термодинамики. Элементарная работа. Калориметрия. Теплота и работа. Квазистатический процесс. Уравнение энергии. Энергия системы.
  4. Второе начало термодинамики. Существование свободной и связанной энергии. Метод Каратеодори. Голономность дифференциала dQ. Интегрирующий делитель. Уравнения взаимности для простых и непростых систем. Абсолютная температура. Ее независимость от термометра. Температура газового термометра. Энтропия термически неоднородной системы. Пример Афанасьевой-Эренфест.
  5. Среды с разделяющейся энергией. Примеры. Баротропная среда. Совершенный газ. Термодинамические функции совершенного газа. Политропические процессы. Микроскопическая теория теплоемкости. Понятие о квантовом замораживании степеней свободы. Элементарная модель сил давления. Среда Ван-дер-Ваальса. Устойчивость состояний. Термодинамические функции.
  6. Термодинамические потенциалы (характеристические функции). Прикладная равновесная термодинамика.
  7. Классификация фазовых переходов. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса. Фазовое равновесие однокомпонентной системы. Две фазы. Тройная точка. Понятие о метастабильном состоянии на примере среды Ван-дер-Ваальса и на примере упругого твердого тела. Критическая точка равновесия жидкости и пара на примере среды Ван-дер-Ваальса. Представление о ближнем и дальнем порядке. Учет поверхностных явлений.
  8. Равновесие химически реагирующих компонентов в газовой фазе. Понятие константы равновесия. Закон действующих масс. Вывод Гиббса. Реакция диссоциации. Влияние наличия нейтрального газа. Взаимное влияние химических реакций через общие компоненты. Сопряженные реакции.
  9. Влияние наличия химической реакции на теплоемкости системы и на скорость звука. Идеальный диссоциирующий газ (модель Лайтхилла). Понятие скорости химической реакции. Массовые стехиометрические коэффициенты. Уравнения изменения концентраций.
  10. Динамика и термодинамика смесей. Уравнение массы для смесей. Уравнение импульса для смесей. Уравнение энергии для смесей. Условия согласования. Уравнение живых сил и уравнение внутренней энергии для смесей. Уравнение рождения энтропии для смесей.
  11. Уравнения, описывающие однокомпонентную однофазную неподвижную среду. Течение однокомпонентного вязкого теплопроводного газа. Уравнения для химически неравновесного газового потока без обычных видов диссипации. Характеристики для химически неравновесного газового потока. Одномерное плоское нестационарное течение бинарной смеси совершенных газов. Линеаризация. Парадокс двух скоростей звука. Разновидности скорости звука.