Теплотехника — отрасль техники, которая охватывает методы получения и использования тепловой энергии путем преобразования ее в другие виды энергии, распределения и транспортирования теплоты. Для понимания теплотехнических процессов необходимо иметь представления о свойствах основных материалов, используемых в теплотехнике, и веществ, являющихся источником теплоты, т.е. о свойствах используемого в теплотехнике органического топлива. Тела в природе могут находиться в твердом, жидком и газообразном агрегатных состояниях. Способность веществ к превращениям определяется их строением на микроскопическом (атомарном) уровне. Атом представляет собой химически неделимую минимальную частицу вещества, имеющую, в свою очередь, сложное строение: каждый атом состоит из элементарных частиц, одна часть которых — протоны, нейтроны и др. — образует положительно заряженное ядро, а другая представлена отрицательно заряженными электронами. Химический элемент — это вид атомов с одинаковым зарядом ядра. Вещества, образованные атомами одного химического элемента, называются простыми, например, кислород 02, водород Н2, азот N2, углерод С, железо Fe, сера S и др. Вещества, состоящие из атомов разных элементов, называются сложными, например, диоксид углерода С02 (углекислый газ), вода Н20, хлорид натрия NaCl (поваренная, или каменная соль), метан СН4 и др. Свойства сложного вещества отличаются от свойств простых веществ, из которых оно образуется. Изменения, которые могут претерпевать физические тела, основаны на химических и физических свойствах составляющих их веществ, и называются соответственно химическими и физическими явлениями. Химические явления связаны со способностью веществ при определенных условиях взаимодействия с другими веществами образовывать новые. Процессы превращения одних веществ (исходных реагентов) в другие вещества (продукты реакции) называются химическими реакциями. Например, при сжигании угля образуются газообразные продукты горения, которые являются совершенно новыми веществами. Химические реакции происходят не только при горении, но и в процессах коррозии металлов, при получении металлов из руд и др. Физические явления — это изменения формы или агрегатного состояния веществ, в результате которых новые вещества не об-разуются. Наряду с агрегатным состоянием (твердое, жидкое, газообразное) к физическим свойствам относятся температуры кипения и плавления вещества, его плотность, растворимость, цвет, запах, вкус. Например, вода — жидкое при обычных условиях вещество без цвета, запаха и вкуса. При температуре кипения (373 К, или 100 °С) физически превращается в пар (переходит в газообразное агрегатное состояние). При температуре плавления (273 К, или 0°С) начинается таяние льда, т.е. переход воды из твердого состояния в жидкое. Наиболее общими физическими свойствами, которые используются для характеристики веществ в трех указанных ранее агрегатных состояниях, являются форма, объем, сжимаемость и плотность вещества. Например, твердые вещества отличаются от жидкостей и газов тем, что имеют собственную форму, определенный объем, большую плотность и чрезвычайно малую сжимаемость. Чтобы сжать твердое тело или разделить его на части, необходимо приложить значительное усилие. В жидких веществах сила межмолекулярного притяжения значительно меньше, чем в твердых, а подвижность молекул намного больше. Жидкости практически не сжимаются и в свободном состоянии не имеют определенной формы. Объем жидкости измеряется размером сосуда, в котором она находится. В газообразных веществах сила межмолекулярного притяжения очень мала и, напротив, межмолекулярные расстояния, а следовательно, и подвижность молекул очень велики. Если жидкость занимает фиксированный объем в сосуде, то объем, занимаемый газами, совпадает с объемом сосуда, в котором они находятся. По сравнению с твердыми телами и жидкостями газы легко сжимаются и имеют высокую текучесть.
