基本概念和定义

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1、第一章基本概念和定义1.1热能与机械能的转换1.2状态和状态参数1.3基本状态参数1.4状态方程1.5热力学能、焓和熵1.6可逆过程1.7功和热量1.8循环11.1.1热能动力装置从燃料燃烧中获得热能并利用热能得到动力的整套设备。分类共同本质：由媒介物通过吸热—膨胀作功—排热才能源源不断将热能转换为机械能气体动力装置内燃机燃气轮机装置喷气发动机……蒸气动力装置1.1热能和机械能的转换高温热源吸热Q1热机作功W机械能放热Q2低温热源热机工作过程示意图21.1.2工质实现热能和机械能相互转化的媒介物质。对工质的要求物质三态中气态最适宜。1）膨胀

2、性2）流动性3）热容量4）稳定性，安全性5）对环境友善6）价廉，易大量获取1.1.3热源工质从中吸取或向之排出热能的物质系统。•高温热源——热源低温热源——冷源•恒温热源变温热源341.2状态和状态参数•系统人为分割出来，作为热力学研究对象的有限物质系统。•外界与体系发生质、能交换的物系。•边界系统与外界的分界面（线）。1.2.1热力系统(系统、体系)和外界1）系统与外界的人为性2）外界与环境介质的关系3）边界可以是：a.刚性的或可变形的或有弹性的b.固定的或可移动的c.实际的或虚拟的注意：5•汽缸-活塞装置（移动和固定边界）6•移动和虚构

3、边界虚构边界7闭口系（控制质量CM）——没有质量越过边界开口系（控制体积CV）——通过边界与外界有质量交换1.按系统与外界质量交换1.2.2热力系分类81）闭口系与系统内质量不变的区别；2）开口系与绝热系的关系；3）孤立系与绝热系的关系。注意：3.按组成物质性质简单可压缩系——由可压缩物质组成，无化学反应、与外界有交换容积变化功的有限物质系统。绝热系——与外界无热量交换;孤立系——与外界无任何形式的质能交换。2.按能量交换94.热力系示例★刚性绝热气缸-活塞系统，一侧设有电热丝。红线内——闭口绝热系黄线内（不包含电热丝）——闭口系绿线内（包

4、含电热丝）——闭口绝热系兰线内——孤立系10★刚性绝热喷管取喷管为系统——开口系绝热系Q≈0★A、B两部落“鸡、犬之声相闻，民至老死不相往来”ABA部落为系统A+B部落为系统——孤立系——闭口系111.2.3平衡状态和状态参数热力学状态——系统宏观物理状况的综合。状态参数——处于平衡状态的每个宏观物理量。1.热力学状态无外界影响系统保持状态参数不随时间而改变的状态•热平衡在无外界作用的条件下，系统内部、系统与外界处处温度相等。•力平衡在无外界作用的条件下，系统内部、系统与外界处处压力相等。•热力平衡的充要条件——系统同时达到热平衡和力平衡。

5、2.平衡状态12讨论：1）系统平衡与均匀2）平衡与稳定—平衡可不均匀—稳定未必平衡局部平衡假设——把处在不平衡状态的体系，分割成许多宏观上“小”的部分（在微观上仍包含有大量的粒子），假设每小部分各自近似地处于平衡状态。每一子体系可用状态参数描述。3.局部平衡状态132)状态的单值函数。物理上—与过程无关；数学上—其微量是全微分。3)状态参数分类广延量；强度量又：广延量的比性质具有强度量特性，如比体积工程热力学约定用小写字母表示单位质量参数。1)状态参数是宏观量，是大量粒子的统计平均效应，只有平衡态才有状参，系统有多个状态参数，如4.状态参数

6、的特性和分类4）处在局部平衡状态的体系，其热力学能等广延参数，可将各部份数值相加，得整个体系的值；而温度和压力等强度参数，可以看作连续分布，形成所谓的“场”，如温度场的概念。145.系统状态相同的充分必要条件系统两个状态相同的充要条件：所有状态参数一一对应相等简单可压缩系两状态相同的充要条件：两个独立的状态参数对应相等6.状态参数坐标图简单可压缩系只有两个独立参数，故可用平面坐标上一点确定其状态，反之任一状态可在平面坐标上找到对应点：pv1p1v1Ts2T2s2pT3p3T3OOO151.3.1温度和温标▲温度的概念温度是物质的属性，当两个

7、温度不同的物体相互接触时，它们之间将发生热量传递，若没有其它物体影响，这两个物体的温度将趋于一致，最终将达到温度相等（热平衡）。温度是热平衡的判据。1.3基本状态参数▲测温的基础—热力学零定律如果两个物体分别与第三个物体处于热平衡，则这两个物体彼此也必处于热平衡。热力学第零定律是温度测量的理论依据。16温标——温度的数值表示法。建立温标的三个要素：a.选择温度的固定点，规定其数值；b.确定温度标尺的分度方法和单位；c.选择某随温度变化的物性作为温度测量的依据。▲热力学温标和国际摄氏温标用热力学温标确定的温度称为热力学温度，用符号T表示，单位

8、为K（开）。●热力学温标（绝对温标）:英国物理学家开尔文（Kelvin)在热力学第二定律基础上建立，也称开尔文温标。热力学温标取水的三相点为基准点，并定义其温度为273.16K。