Γενική και Τεχνική Θερμοδυναμική

Aν και οι ιστορικές ρίζες της Θερμοδυναμικής είναι οι θερμικές μηχανές, ωστόσο, η Θερμοδυναμική έχει σημαντική συμβολή σχεδόν σε κάθε γνωστικό αντικείμενο των Θετικών Επιστημών και της Μηχανικής, ιδίως στη Φυσική, στη Μηχανολογία, στην Επιστήμη των Υλικών, στη Χημεία και στη Χημική Μηχανική, στη Βιολογία, στη Γεωλογία, στην Πετρελαιολογία, στην Τεχνική Προστασίας Περιβάλλοντος, στη Μετεωρολογία κ.α.
Το βιβλίο απευθύνεται κυρίως σε φοιτητές κάθε ειδικότητας που παρακολουθούν ένα πρώτο εξαμηνιαίο μάθημα Θερμοδυναμικής.
Στόχος του βιβλίου είναι η κατανόηση σε βάθος, η αφομοίωση και η εμπέδωση των βασικών αρχών της κλασικής Θερμοδυναμικής, σε διασύνδεση με συναφή γνωστικά πεδία, όπως απαιτείται για την ανάπτυξη δεξιότητας στην επίλυση σχετικών προβλημάτων.
Ο στόχος του βιβλίου εξυπηρετείται και από ένα μεγάλο αριθμό αριθμητικών παραδειγμάτων καθώς και από τις προτεινόμενες προς επίλυση ασκήσεις, που παρατίθενται, με απαντήσεις, στο τέλος κάθε Κεφαλαίου.
Το Κεφάλαιο Ι διατίθεται για την παράθεση ορισμένων χρήσιμων έως απαραίτητων επικουρικών γνώσεων, ανάλογα με το υπόβαθρο του κάθε σπουδαστή.
Στο Κεφάλαιο ΙΙ παρουσιάζεται η ύλη της κλασικής Θερμοδυναμικής, στην οποία περιλαμβάνονται οι βασικές αρχές, οι νόμοι της Θερμοδυναμικής και οι θεμελιώδεις εξισώσεις. Η θεώρηση της ύλης είναι αμιγώς μακροσκοπική και παραλείπονται γενικώς αναφορές σε μικροσκοπικές και στατιστικές ερμηνείες.
Στο Κεφάλαιο ΙΙΙ καλύπτεται εκτενώς και λεπτομερειακά ο υπολογισμός των θερμοδυναμικών ιδιοτήτων (PvT) των καθαρών ουσιών και η ισορροπία φάσεων καθαρών ουσιών. Έμφαση δίδεται στην παρουσίαση και στις εφαρμογές των σύγχρονων γενικευμένων κυβικών καταστατικών εξισώσεων τύπου van der Waals με ευρεία χρήση υπολογιστικών εργαλείων (Matlab, Fortran, Mathcad και Excel).
Στο Κεφάλαιο ΙV εξετάζονται συστήματα μετατροπής ενέργειας, συνδυάζοντας τη θερμοδυναμική ανάλυση με εμπειρικά και λειτουργικά χαρακτηριστικά καθώς και στοιχεία ισοζυγίων μάζας και ορμής. Πέραν των κινητήρων εσωτερικής και εξωτερικής καύσης, περιλαμβάνονται επίσης στοιχεία πρόωσης αεροσκαφών, κινητήρες πυραύλων, αεριοσυμπιεστές και αξονικές στροβιλομηχανές (στρόβιλοι και στροβιλοσυμπιεστές).
Στο Κεφάλαιο V παρουσιάζεται η Θερμοδυναμική της μονοδιάστατης ροής αερίων σε υψηλές ταχύτητες, όπου οι θερμοδυναμικές εξισώσεις συνδυάζονται σε μεγάλη έκταση με τους νόμους διατήρησης μάζας και ορμής.

Περιεχόμενα

Εισαγωγή
Το Γνωστικό Αντικείμενο της Θερμοδυναμικής

1. Θερμοδυναμική και Φυσικές Επιστήμες
2. Σύντομη Ιστορική Αναδρομή
3. Εφαρμογές της Κλασικής Θερμοδυναμικής
   Βιβλιογραφία

Κεφάλαιο I
Φυσικά Μεγέθη και Τεχνικοί Υπολογισμοί

1. Βασικές Έννοιες
2. Τα Φυσικά Μεγέθη
3. Μεταβλητές, Μετρήσεις και Υπολογισμοί
4. Νόμοι Διατήρησης
5. Διεργασίες και Υπολογισμοί Ισοζυγίων Μάζας
6. Γενική Μεθοδολογία Επίλυσης Προβλημάτων Διεργασιών
   Ασκήσεις και Προβλήματα
   Πίνακας Συμβόλων
   Βιβλιογραφία

Κεφάλαιο II
Βασικές Έννοιες. Νόμοι και Σχέσεις της Θερμοδυναμικής

1. Ορολογία
2. Κατάσταση Ισορροπίας – Καταστατικές Εξισώσεις
3. Έργο, Θερμότητα και Ενέργεια
4. Ο Μηδενικός Νόμος – Θερμομετρία
5. Ο Πρώτος Νόμος
6. Ο Δεύτερος Νόμος
7. Ιστορικές Διατυπώσεις του Δεύτερου Νόμου
8. Θεμελιώδεις Καταστατικές Εξισώσεις
9. Οι Συντελεστές Θερμικής Διαστολής και Ισόθερμης Συμπιεστότητας
10. Θερμοχωρητικότητες
11. Θερμοδυναμικές Σχέσεις Κλειστών Φάσεων
12. Εφαρμογές
13. Ο Τρίτος Νόμος της Θερμοδυναμικής
    Ασκήσεις και Προβλήματα
    Πίνακας Συμβόλων
    Βιβλιογραφία

Κεφάλαιο III
Καταστάσεις Καθαρών Ουσιών

1. Ογκομετρική Συμπεριφορά μίας Καθαρής Ουσίας
2. Το Φαινόμενο Joule – Thomson
3. Η Αρχή των Αντιστοίχων Καταστάσεων
4. Καταστατικές Εξισώσεις Virial για Αέρια
5. Γενικευμένα Διαγράμματα Συντελεστή Συμπιεστότητας Καθαρών Ρευστών Ουσιών
6. Συναρτήσεις Απόκλισης και Υπολείμματος
7. Ισορροπία Φάσεων μιας Καθαρής Ουσίας. Πτητικότητα και Συντελεστής Πτητικότητας
8. Εξίσωση Clapeyron. Εμπειρικές Εξισώσεις Τάσης Ατμών και Ενθαλπίας Εξάτμισης
9. Καταστατικές Εξισώσεις Πυκνών Φάσεων
10. Η Καταστατική Εξίσωση van der Waals για Ρευστές Φάσεις
11. Η Καταστατική Εξίσωση Redlich-Kwong (RK)
12. Η Καταστατική Εξίσωση Soave-Redlich-Kwong (SRK)
13. Η Καταστατική Εξίσωση Peng-Robinson (PR)
14. Θερμοδυναμικά Διαγράμματα
15. Πίνακες Θερμοδυναμικών Ιδιοτήτων
    Ασκήσεις και Προβλήματα
    Πίνακας Συμβόλων
    Βιβλιογραφία

Κεφάλαιο IV
Διεργασίες Ισχύος

1. Εισαγωγή
2. Ο Κύκλος Carnot και η Μηχανή Carnot
3. Ο Κύκλος Otto και ο Κινητήρας με Σπινθηριστή
4. Ο Κύκλος Diesel και η Μηχανή Diesel
5. Ο Κύκλος Rankine – Ατμοστρόβιλοι
6. Αεριοστρόβιλοι – Οι Κύκλοι Joule και Brayton
7. Οι κύκλοι Stirling και Ericsson
8. Στοιχεία Πρόωσης Αεροσκαφών
9. Πύραυλοι
10. Συμπιεστές
11. Αξονικές Στροβιλομηχανές
    Ασκήσεις και Προβλήματα
    Πίνακας Συμβόλων
    Βιβλιογραφία

Κεφάλαιο V
Θερμοδυναμική της Ροής Συμπιέσιμων Αερίων

1. Ισόθερμη Ροή σε Αγωγούς Σταθερής Διατομής με Τριβές
2. Εξισώσεις της Συμπιέσιμης Ροής Ιδανικού Αερίου
3. Αδιαβατική ροή ιδανικού αερίου
4. Άτριβη ροή ιδανικού αερίου σε αγωγό σταθερής διατομής με ροή θερμότητας
5. Κάθετα κρουστικά κύματα
6. Μετρήσεις Πίεσης και Θερμοκρασίας
   Ασκήσεις και Προβλήματα
   Πίνακας Συμβόλων
   Βιβλιογραφία

Αλφαβητικό Ευρετήριο | Subject Index