工程热力学 基本概念

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1、第一章基本概念1-1热力系统1-2工质的热力学状态及基本状态参数1-3平衡状态、状态方程式、坐标图1-4准静态过程和可逆过程1-5过程功和热量1-6热力循环1-1热力系统人为分割出来作为热力学分析对象的有限物质系统系统与外界之间的分界面热力系统以外的部分热力系统（热力系）外界界面（边界）系统与外界通过边界进行相互作用热力系的选取主要决定于研究任务。选取热力系时注意：边界可以是实际存在的，也可以是假想的。边界可以是固定的，也可以是变动的。热力系可以很大，但不能大到无限。热力系可以很小，但不能小到只包含少量分子，以致不能遵守统计平均规律。系统与外界通过边界进行相互作用。

2、物质交换能量交换热量交换功量交换根据热力系与外界的相互作用，热力系分为：闭口系——和外界无物质交换（控制质量）开口系——和外界有物质交换（控制容积、控制体）绝热系——和外界无热量交换孤立系——和外界无任何相互作用1234质量热量功量1开口系非孤立系＋相关外界＝孤立系1+2闭口系1+2+3绝热闭口系1+2+3+4孤立系例判断题1、系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系。2、孤立系一定是绝热闭口系。3、绝热闭口系一定是孤立系。XX√1-2工质的热力学状态及基本状态参数状态：工质某一瞬间所呈现的宏观物理状况状态参数：描述工质所处状态的宏观物理量基本状态参数可直接测

3、量温度、压力、比体积、热力学能、焓、熵热力学中常用的6个状态参数：一、温度宏观上：物体冷热程度的标志微观上：物质分子热运动激烈程度的标志温度计：测量温度的仪器温标：温度的数值表示法摄氏温标符号：t单位：℃常用热力学温标（又称：绝对温标、开尔文温标）符号：T单位：K(开尔文)规定水的三相点温度为273.16KT=t+273.15温度间隔相等二者无实质差异，仅零点取值不同其他温标，参见习题1-1、1-2二、压力压力（压强）：单位面积上所受的垂直作用力压力计：测量工质压力的仪器。常见的有U型管压力计和弹簧管压力计。标准大气压（atm,1atm=101325Pa）巴（bar

4、,1bar=105Pa）工程大气压（at）毫米汞柱（mmHg)毫米水柱（mmH2O)工程单位：帕斯卡(帕)Pa1Pa=1N/m2国际单位：单位变换参见表1-11kPa=103Pa1MPa=106Pa压力计测压元件处于某种环境压力作用下，因此测得的压力是真实压力与环境压力之差。绝对压力p——工质的真实压力表压力pe——pe=p-pb(p>pb)真空度pv——pv=pb-p(p

5、的绝对压力。解：例思考判断题1、如果容器中气体的压力保持不变，那么压力表的读数一定也保持不变。2、作为工质状态参数的应是绝对压力，还是表压力（或真空度）？注意：只有绝对压力才是状态参数。X3、炉膛处于“负压”或“正压”，说明炉膛中的绝对压力大于或小于零。X作业：1-9三、比体积比体积（比容）：单位质量的物质所占的体积符号：v单位：m3/kg比体积v与密度ρ互成倒数，即：vρ＝1。二者不是相互独立的状态参数。热力学中通常用比体积作为独立参数。密度：单位体积物质的质量单位：kg/m3四、状态参数的特性状态参数确定，则工质状态随之确定。反之亦然。状态参数是状态的单值函数（

6、数学上表现为点函数），其值只取决于状态，与达到此状态的途径无关。状态参数都有以上特性。反之，有以上特性之一，即为状态参数。12ab状态参数的变化只与初终态相关，与路径无关。状态参数的循环积分等于零。1-3平衡状态、状态方程式、坐标图一、平衡状态相平衡热平衡力平衡热力系在没有外界作用的情况下（重力场除外），宏观性质不随时间变化的状态。区分平衡状态和稳定状态：参数不随时间变化平衡必稳定，但稳定未必平衡区分平衡状态和均匀状态：平衡未必均匀。单相系统，忽略重力场作用，则其平衡态是均匀态。工程热力学研究的主要是均匀的平衡状态（用一组参数即可表示其状态）。二、状态方程式对简单可

7、压缩热力系，只要给出两个相互独立的状态参数即可确定一个平衡状态。由可压缩流体构成与外界交换的能量只有热量和准静态容积变化功例如，以压力和温度为独立变化的状态参数时，状态方程：三个可直接测量的基本状态参数间的关系F（p,v,T）=0T、p、v、u、h、s两两相互独立三、状态参数坐标图不平衡态无法在坐标图上表示简单可压缩系统的平衡（均匀）状态可用两个相互独立的状态参数来确定由任意两个相互独立的状态参数构成的平面坐标系中的任意一点相应于热力系的某一平衡（均匀）状态热力学中常用：压容图（p-v图）温熵图（T-s图）坐标图上一点代表一平衡状态1-4准平衡过程和可逆过程热力