Кириллин В.А.
Техническая термодинамика [Электронный ресурс]: учебник
для вузов / В.А. Кириллин, В.В. Сычев, А.Е. Шейндлин. — М.:
Издательский дом МЭИ, 2016. — Загл. с тит. экрана.
ISBN 978-5-383-01024-2
Книга представляет собой классический курс технической термодинамики,
предназначенный для студентов и аспирантов энергетических, теплофизических
и инженерно-физических специальностей.
Наряду с обычными для таких учебников разделами об основных законах термодинамики и вытекающих из них общих теоретических положениях, которые
составляют основы для анализа рабочих циклов тепловых двигателей и холодильных машин, изложен ряд вопросов, представляющих интерес в связи с новыми достижениями в области термодинамики, теплофизики и энергетики. Первое издание книги вышло в 1968 г., четвертое — в 1983 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ
И студентам, и ученым. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Из предисловия к первому изданию . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Предисловие к пятому изданию . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Г л а в а п е р в а я. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.1. Термодинамика и ее метод . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.2. Параметры состояния . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.3. Понятие о термодинамическом процессе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.4. Идеальный газ. Законы идеального газа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.5. Понятие о смесях. Смеси идеальных газов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.6. Понятие о теплоемкости . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Г л а в а в т о р а я. Первый закон термодинамики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.1. Теплота. Опыт Джоуля. Эквивалентность теплоты и работы . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.2. Закон сохранения и превращения энергии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.3. Внутренняя энергия и внешняя работа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.4. Уравнение первого закона термодинамики. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.5. Энтальпия. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.6. Уравнение первого закона термодинамики для потока . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Г л а в а т р е т ь я. Второй закон термодинамики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
3.1. Циклы. Понятие термического КПД. Источники теплоты. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
3.2. Обратимые и необратимые процессы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
3.3. Формулировки второго закона термодинамики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
3.4. Цикл Карно. Теорема Карно . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
3.5. Термодинамическая шкала температур . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
3.6. Энтропия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
3.7. Изменение энтропии в необратимых процессах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
3.8. Объединенное уравнение первого и второго законов термодинамики . . . . . . . . . 98
3.9. Энтропия и термодинамическая вероятность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
3.10. Обратимость и производство работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
Г л а в а ч е т в е р т а я. Дифференциальные уравнения термодинамики . . . . . . . . . 118
4.1. Основные математические методы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
4.2. Уравнения Максвелла . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
4.3. Частные производные внутренней энергии и энтальпии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
4.4. Теплоемкости. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
Г л а в а п я т а я. Равновесие термодинамических систем и фазовые переходы . . 128
5.1. Гомогенные и гетерогенные термодинамические системы . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
5.2. Термодинамическое равновесие. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
5.3. Условия устойчивости и равновесия в изолированной однородной системе. . . . 136
5.4. Условия фазового равновесия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
5.5. Фазовые переходы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
5.6. Уравнение Клапейрона—Клаузиуса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
5.7. Устойчивость фаз . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
5.8. Фазовые переходы при неодинаковых давлениях . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
5.9. Фазовые переходы при искривленных поверхностях раздела . . . . . . . . . . . . . . . . 156
Г л а в а ш е с т а я. Термодинамические свойства веществ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
6.1. Термические и калорические свойства твердых тел. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
6.2. Термические и калорические свойства жидкостей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
6.3. Опыт Эндрюса. Критическая точка. Уравнение Ван-дер-Ваальса . . . . . . . . . . . . 177
6.4. Термические и калорические свойства реальных газов. Уравнение состояния
реальных газов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
6.5. Термодинамические свойства веществ на линии фазовых переходов.
Двухфазные системы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1945
О г л а в л е н и е
6.6. Свойства вещества в критической точке . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
6.7. Методы расчета энтропии вещества . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
6.8. Термодинамические диаграммы состояния вещества . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
6.9. Термодинамические свойства вещества в метастабильном состоянии. . . . . . . . . 211
Г л а в а с е д ь м а я. Основные термодинамические процессы . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
7.1. Изохорный процесс . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
7.2. Изобарный процесс . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218
7.3. Изотермический процесс . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220
7.4. Адиабатный процесс . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
7.5. Политропные процессы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230
7.6. Дросселирование. Эффект Джоуля—Томсона . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236
7.7. Адиабатное расширение реального газа в вакуум (процесс Джоуля) . . . . . . . . . . 247
7.8. Процессы смешения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250
7.9. Процессы сжатия в компрессоре . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256
Г л а в а в о с ь м а я. Процессы течения газов и жидкостей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
8.1. Основные уравнения процессов течения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
8.2. Скорость звука. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271
8.3. Истечение из суживающихся сопл. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275
8.4. Переход через скорость звука. Сопло Лаваля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282
8.5. Адиабатное течение с трением . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284
8.6. Общие закономерности течения. Закон обращения воздействий . . . . . . . . . . . . . 288
8.7. Температура адиабатного торможения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293
Г л а в а д е в я т а я. Общие методы анализа эффективности циклов
тепловых установок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295
9.1. О методах анализа эффективности циклов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295
9.2. Методы сравнения термических КПД обратимых циклов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297
9.3. Метод коэффициентов полезного действия в анализе необратимых циклов . . . . 299
9.4. Эксергетический метод анализа эффективности тепловых установок . . . . . . . . . 302
Г л а в а д е с я т а я. Теплосиловые газовые циклы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309
10.1. Циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309
10.2. Циклы газотурбинных установок. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319
10.3. Циклы реактивных двигателей. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 338
Г л а в а о д и н н а д ц а т а я. Теплосиловые паровые циклы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347
11.1. Цикл Карно . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347
11.2. Цикл Ренкина . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349
11.3. Анализ цикла Ренкина с учетом потерь от необратимости . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356
11.4. Цикл с промежуточным перегревом пара . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 372
11.5. Регенеративный цикл . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375
11.6. Бинарные циклы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380
11.7. Циклы парогазовых установок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383
11.8. Теплофикационные циклы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 388
Г л а в а д в е н а д ц а т а я. Теплосиловые циклы прямого преобразования
теплоты в электроэнергию . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391
12.1. Цикл термоэлектрической установки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391
12.2. Цикл термоэлектронного преобразователя . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399
12.3. Цикл МГД-установки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 405
Г л а в а т р и н а д ц а т а я. Холодильные циклы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 414
13.1. Обратные тепловые циклы и процессы. Холодильные установки . . . . . . . . . . . . 414
13.2. Цикл воздушной холодильной установки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 417
13.3 Цикл парокомпрессионной холодильной установки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422
13.4. Цикл пароэжекторной холодильной установки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 429
13.5. Понятие о цикле абсорбционной холодильной установки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 432
13.6. Цикл термоэлектрической холодильной установки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434
13.7. Принцип работы теплового насоса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4386
О г л а в л е н и е
13.8. Методы сжижения газов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 440
Г л а в а ч е т ы р н а д ц а т а я. Влажный воздух . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 445
14.1. Основные понятия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 445
14.2. Н, d-диаграмма влажного воздуха . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 452
Г л а в а п я т н а д ц а т а я. Основы химической термодинамики . . . . . . . . . . . . . . . 457
15.1. Термохимия. Закон Гесса. Уравнение Кирхгофа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 457
15.2. Химическое равновесие и второй закон термодинамики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 463
15.3. Константа равновесия и степень диссоциации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 468
15.4. Тепловой закон Нернста . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 482
Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 487
Список рекомендуемой литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 488
Предметный указатель . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 489
Перечень предыдущих изданий учебника «Техническая термодинамика» . . . . . . . . . 495