工程热力学与传热学(中文) 第1章 基本概念

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1、工程热力学与传热学工程热力学第一章基本概念第一章基本概念内容要求掌握热力系统的基本概念和分类；掌握平衡状态的基本概念和实现的充要条件；熟悉基本状态参数：压力，温度和比体积；掌握准平衡过程和可逆过程的基本概念和特征；掌握过程功和过程热量。1-1热力系统1-1-1热机中热能转化为机械能的过程1.热力发动机（热机）（engine）凡是能将热能转换为机械能的机器统称为热机。2.工质（substance）实现热能和机械能转化的媒介物质。3.热源（source）高温热源：工质从中吸收热能的物系。低温热源：接受工质排出热能的物系。蒸汽机，蒸汽轮机，燃气轮机，内燃机，

2、喷气发动机。举例举例空气，燃气，水蒸气等。4.举例：蒸汽动力装置中热能转变为机械能的过程高温热源？低温热源？热能动力装置的工作过程1-1-2热力系统1.热力系统（thermodynamicSystem）热力学中选取一定的工质或空间作为研究对象。2.热力系统的分类（classificationsofSystem）（1）系统与外界是否进行物质交换a：闭口系统（closedsyetem）b:开口系统（opensystem）系统与外界之间没有物质交换，只有能量交换。（控制质量系统）系统与外界之间既有物质交换，又有能量交换。（控制容积系统）a:简单系统（simp

3、lesystem）（2）系统与外界之间进行能量交换情况b:绝热系统（adiabaticsystem）c:孤立系统（isolatedsystem）系统与外界只交换热量和一种形式的功。系统与外界之间完全没有热量交换。系统与外界之间既无物质，又无能量交换。本课程讨论的大部分系统为简单可压缩系统（simplecompressiblesystem）分析TheUniverse思考题分析下面的说法是否正确1.闭口系统具有恒定的质量，但具有恒定质量的系统不一定就是闭口系统。2.孤立系统一定是闭口的，反之则不然。3.开口系统不可能是绝热系统。4.孤立系统一定是绝热系统，

4、但绝热系统不一定都是孤立的。5.孤立系统的热力学状态不能发生变化。1-2平衡状态及状态参数1-2-1工质的热力学状态1.工质的热力学状态（thermodynamicstate）工质在热力变化过程中的某一瞬间所呈现的宏观物理状况。2.状态参数（stateparameter）描述工质所处状态的宏观物理量。状态参数是热力系统状态的单值函数。状态参数的数值只取决于给定的状态，与如何达到这一状态的途径无关。系统的热力学状态说明1-2-2平衡状态（equilibriumstate）1.平衡状态一个热力系统，如果在不受外界影响的条件下，系统的状态参数不随时间而变化的

5、状态。a：工质的宏观性质不随时间而变化的状态；b：只有平衡状态，才能用确定的状态参数描述系统所处的状态；c:工程热力学只研究平衡状态。说明（2）力平衡：组成热力系统的各部分之间没有相对位移。条件：是否存在压力差是判断系统处于力平衡的条件。（3）化学平衡：化学反应宏观上停止。条件：反应物和生成物的化学位相等是实现化学平衡的充要条件。（1）热平衡：组成热力系统的各部分之间没有热量传递。条件：是否存在温度差是判断系统处于热平衡的条件。2.充要条件（4）相平衡不平衡状态的系统，在没有外界条件的影响下，总会自发地趋于平衡状态。只有在系统内部和系统与外界之间一切不

6、平衡的势差都消失时，系统的一切宏观变化才可停止，热力系统所处的状态为平衡状态。3.结论思考两个不同概念：“平衡”和“均匀”两个不同概念：“平衡”和“稳定”1-2-3基本状态参数1.温度（temperature）（1）温度的含义（2）热力学第零定律（thezerothlawofThermodynamics）如果两个物体中的每一个都分别与第三个物体处于热平衡，则它们彼此也处于热平衡。（3）温标（temperaturescale）温度的数值表示法。第三个物体可用作温度计是标志物体冷热程度的参数。微观上，温度标志着物质分子热运动的激烈程度。是衡量系统是否处于热

7、平衡的状态参数。热力学温标（thermodynamicscaleoftemperature）热力学摄氏温标（celsiusscale）定义：t=T–273.15℃思考摄氏温度0℃=热力学温度273.15K。水的三相点温度t=0.01℃。１K=水的三相点温度的1/273.16热力学温度：符号：T，单位：K。基准点：取水的三相点（triplepoint）（纯水固、液、气三相平衡共存的状态点）为基准点。基准点温度：273.16K。最低的温度值接近绝对0K。2.压力（pressure）（1）压力单位面积上所受的垂直作用力，用p表示。分子运动论：气体的压力是大量

8、气体分子与容器壁面碰撞作用力的统计平均值。（2）单位大气压的倍数表示，atm,at液柱的高度表