ترمودینامیک مهندسی ضروری: راهنمای دانشجویی ۲۰۲۲
Essential Engineering Thermodynamics: A Student’s Guide 2022

درس اصلی «ترمودینامیک مهندسی» برای دانشجویان رشته‌های مهندسی مکانیک و هوافضا است. دانشجویان معمولاً پیش از گذراندن این درس، درس «مکانیک مهندسی» – «استاتیک و دینامیک» – را آموخته‌اند و به حل مسائل با استفاده از حساب دیفرانسیل و انتگرال و معادلات دیفرانسیل عادت دارند. متاسفانه، این رویکردها برای ترمودینامیک کاربرد ندارند. در عوض، آن‌ها مجبورند برای حل مسائل به جداول و نمودارهای داده زیادی تکیه کنند. علاوه بر این، درک بسیاری از مفاهیم، مانند آنتروپی، دشوار است. بنابراین، اکثر دانشجویان در حین گذراندن این درس احساس ناامیدی زیادی می‌کنند.

مفهوم کلیدی در ترمودینامیک مهندسی، خواص حالت است: اگر کسی دو خاصیت را بداند، حالت، و همچنین چهار خاصیت دیگر، قابل تعیین است. برخلاف اکثر کتاب‌های درسی، دو فصل اول این کتاب خواص و قوانین ترمودینامیکی را با مدل گاز ایده‌آل معرفی می‌کند، جایی که می‌توان از معادلات استفاده کرد. به این ترتیب، دانشجویان می‌توانند از رویکردهای آشنای خود استفاده کنند و در نتیجه آن‌ها را بسیار بهتر درک کنند. به منظور کمک به دانشجویان برای درک عمیق آنتروپی، تفسیر با فیزیک آماری ارائه شده است. فصل‌های ۳ و ۴ فرآیندهای جرم کنترل و حجم کنترل را با سیالات عمومی مورد بحث قرار می‌دهند، جایی که از جداول داده برای حل مسائل استفاده می‌شود. فصل ۵ به چند موضوع پیشرفته می‌پردازد که می‌تواند به دانشجویان در درک مفاهیم ترمودینامیک از دیدگاه گسترده‌تری نیز کمک کند.

Engineering Thermodynamics is a core course for students majoring in Mechanical and Aerospace Engineering. Before taking this course, students usually have learned textit{Engineering Mechanics}—Statics and Dynamics, and they are used to solving problems with calculus and differential equations. Unfortunately, these approaches do not apply for Thermodynamics. Instead, they have to rely on many data tables and graphs to solve problems. In addition, many concepts are hard to understand, such as entropy. Therefore, most students feel very frustrated while taking this course.

The key concept in Engineering Thermodynamics is state-properties: If one knows two properties, the state can be determined, as well as the other four properties. Unlike most textbooks, the first two chapters of this book introduce thermodynamic properties and laws with the ideal gas model, where equations can be engaged. In this way, students can employ their familiar approaches, and thus canunderstand them much better. In order to help students understand entropy in depth, interpretation with statistical physics is introduced. Chapters 3 and 4 discuss control-mass and control-volume processes with general fluids, where the data tables are used to solve problems. Chapter 5 covers a few advanced topics, which can also help students understand the concepts in thermodynamics from a broader perspective.