کتاب ترمودینامیک با رویکرد مهندسی سعید رفیعی | ویرایش هشتم

درباره‌ی کتاب ترمودینامیک با رویکرد مهندسی

ترمودینامیک زمینه های کاربردی گسترده ای دارد؛ از اندامگان میکروسکوپی گرفته تا وسایل متداول در منازل، وسایل نقلیه، سیستم های تولید توان و حتی فلسفه. این کتابِ مقدماتی، حاوی محتوای کاملی از درس ترمودینامیک برای دانشجویان کارشناسی در سال های دوم یا سوم و هم چنین کتابی مرجع برای مهندسان شاغل می باشد که مشتمل بر هفده فصل است:

 1- مقدمه و مفاهیم پایه  2- انرژی، انتقال انرژی و بررسی کلی انرژی  3- خواص مواد خالص  4- تحلیل انرژی در سیستم بسته  5- تحلیل جرم و انرژی در حجم کنترل  6- قانون دوم ترمودینامیک  7- انتروپی  8- اکسرژی  9- سیکل های توان گازی  10- سیکل های توان بخار و سیکل ترکیبی  11- سیکل های تبرید  12- روابط میان خواص ترمودینامیکی  13- مخلوط گازها  14- مخلوط گاز – بخار و تهویه مطبوع  15- واکنش های شیمیایی  16- تعادل شیمیایی و تعادل فازی  17- جریان تراکم پذیر

فصل اول به بیان مفاهیم پایه ای هم چون چگالی و گرانش ویژه، ترمودینامیک و انرژی و ... می پردازد. فصل دوم مباحثی از جمله انتقال انرژی با گرما، صورت های مکانیکی کار و ... را مطرح می سازد. فصل سوم در مورد فازهای مادۀ خالص، معادلۀ حالت گاز آرمانی و ... توضیحاتی را بیان می دارد. فصل چهارم پیرامون کار مرز متحرک، گرماهای ویژه و ... مطالبی را ارائه می دهد. فصل پنجم به بحث در مورد پایستگی جرم، تحلیل انرژی در فرایندهای جریان ناپایا و ... می پردازد.

فصل ششم قانون دوم ترمودینامیک و فصل هفتم آنتروپی را به طور کامل شرح می دهند. فصل هشتم اکسرژی، موازنه ی اکسرژی در سیستم بسته، در حجم کنترل و ... را مورد بررسی قرار می دهد. فصل نهم نکات مقدماتی در بررسی سیکل های توان، سیکل های استرلینگ و اریکسون، سیکل های آرمانی پیش رانش جت و ... را شرح می دهد. فصل دهم به بررسی و تحلیل سیکل بخار کارنو، هم زایی، سیکل ترکیبی توان گاز – بخار و ... می پردازد. فصل یازدهم مباحثی هم چون سیکل کارنوی معکوس، سیستم های پمپ گرما، سیکل تبرید گازی و ... را تحلیل می کند. فصل دوازدهم روابط ماکسول، معادله ی کلاپیرون و ... را آموزش می دهد.

فصل سیزدهم مخاطب را با ترکیب مخلوط گازها، خواص این مخلوط ها و ... آشنا می گرداند. فصل چهاردهم مطالبی هم چون هوای خشک و هوای جو، دمای نقطه ی شبنم و ... را ارائه می دهد. فصل پانزدهم سوخت و احتراق، دمای شعله ی آدیاباتیک و ... را شرح می دهد. فصل شانزدهم به تعادلات شیمیای و تعادل فازی می پردازد. فصل هفدهم سرعت صوت و عدد ماخ، جریان هم انتروپی تک بعدی و ... را توصیف می کند.

یکی از ویژگی های کتاب مذکور، این است که در آن علاوه بر تحلیل مسائل از دیدگاه ریاضی و انجام محاسبات، بر جنبه های فیزیکی نیز تأکید شده است و رویکردی فیزیکی در سراسر کتاب قابل مشاهده می باشد. محتوای این اثر چنان تنظیم گردیده که دانشجوی متوسط نیز مطالب آن را به آسانی بخواند؛ چرا که تصاویر گرافیکی بسیاری در آن استفاده شده و هم چنین محتوای آن از ساده به دشوار ترتیب بندی شده و در واقع نوعی خودآموز می باشد. هر کدام از فصل ها با چکیده ای از محتوا و اهداف، آغاز و با خلاصه ای از مفاهیم اصلی پایان می یابند.

بخشی از کتاب ترمودینامیک با رویکرد مهندسی

فصل 2

انرژی، انتقال انرژی و بررسی کلی انرژی

خواه بدانیم و خواه ندانیم، امروزه انرژی یکی از اجزای اصلی زندگی است. کیفیت زندگی و حتی تداوم آن به فراهم بودن انرژی وابسته است. پس شایسته است منابع انرژی، تبدیل انرژی از صورتی به صورت دیگر و تبعات تبدیل انرژی را به درستی بشناسیم.

انرژی دارای صورت های گوناگونی است: انرژی گرمایی، مکانیکی، الکتریکی، شیمیایی و هسته ای. حتی می توانیم جرم را نیز صورتی از انرژی بدانیم. انتقال انرژی به داخل یا خارج سیستم (یعنی جرم ثابت) به دو صورت متمایز ممکن است: گرما و کار. در حجم کنترل، می توانیم انرژی را با جریان جرم نیز انتقال دهیم. هرگاه اختلاف دما عامل انتقال انرژی به داخل یا خارج سیستم بسته باشد، انتقال انرژی از نوع گرماست و در غیر این صورت، انتقال انرژی از نوع کار است و عامل آن نیرویی است که طی فاصله وارد می شود.

در آغاز فصل پیش رو با صورت های گوناگون انرژی آشنا می شویم و انتقال انرژی با گرما را بررسی می کنیم. سپس با صورت های گوناگون کار آشنا می شویم و انتقال انرژی با کار را بررسی می کنیم. در ادامه، برای قانون یکم ترمودینامیک که آن را اصل پایستگی انرژی نیز می نامیم و یکی از بنیادی ترین اصول حاکم بر طبیعت است، رابطه ای کلی به دست می آوریم و طرز استفاده از آن را نشان می دهیم. در پایان، بازده برخی فرایندهای آشنای تبدیل انرژی را تعریف کرده، تبعات تبدیل انرژی بر محیط زیست را بررسی می کنیم. مباحث تفصیلی درباره ی قانون یکم ترمودینامیک در سیستم بسته و حجم کنترل را به ترتیب در فصول 4 و 5 خواهیم آورد.

2-1 مقدمه

پیش از ورود به دانشگاه با اصل پایستگی انرژی که بیانی از قانون یکم ترمودینامیک است، آشنا شده ایم. بارها شنیده ایم که نمی توان انرژی را طی فرایند به وجود آورد یا از میان برد؛ بلکه انرژی را صرفاً می توان از صورتی به صورت دیگر تبدیل کرد. هرچند این حقیقت بسیار ساده به نظر می رسد، خوب است در این جا درک خود را از این اصل بیازماییم. ...

کتاب ترمودینامیک با رویکرد مهندسی (ویراست 8 - SI) تألیف چنگل و بولز با ترجمه ی سعید رفیعی توسط نشر کتاب دانشگاهی به چاپ رسیده است.

فهرست