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时间:2019-01-28
《工程热力学第1章 基本概念讲稿.doc》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第1章基本概念本章基本要求:深刻理解热力系统、外界、热力平衡状态、准静态过程、可逆过程、热力循环的概念,掌握温度、压力、比容的物理意义,掌握状态参数的特点。本章重点:取热力系统,对工质状态的描述,状态与状态参数的关系,状态参数,平衡状态,状态方程,可逆过程。1.1热力系统一、热力系统系统:用界面从周围的环境中分割出来的研究对象,或空间内物体的总和。外界:与系统相互作用的环境。界面:假想的、实际的、固定的、运动的、变形的。依据:系统与外界的关系,系统与外界的作用:热交换、功交换、质交换。二、闭口系统和开口系统(按系统与外界有无物质交
2、换)闭口系统:系统内外无物质交换,称控制质量。开口系统:系统内外有物质交换,称控制体积。三、绝热系统与孤立系统绝热系统:系统内外无热量交换(系统传递的热量可忽略不计时,可认为绝热)孤立系统:系统与外界既无能量传递也无物质交换=系统+相关外界=各相互作用的子系统之和=一切热力系统连同相互作用的外界四、根据系统内部状况划分可压缩系统:由可压缩流体组成的系统。简单可压缩系统:与外界只有热量及准静态容积变化均匀系统:内部各部分化学成分和物理'性质都均匀一致的系统,是由单相组成的。非均匀系统:由两个或两个以上的相所组成的系统。单元系统:一种
3、均匀的和化学成分不变的物质组成的系统。多元系统:由两种或两种以上物质组成的系统。单相系:系统中工质的物理、化学性质都均匀一致的系统称为单相系。复相系:由两个相以上组成的系统称为复相系,如固、液、气组成的三相系统。注意:系统的选取方法仅影响解决问题的繁复程度,与研究问题的结果无关。思考题:孤立系统一定是闭口系统吗。反之怎样。孤立系统一定不是开口的吗。孤立系统是否一定绝热。1.2工质的热力状态与状态参数一、状态与状态参数状态:热力系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况。状态参数:描述工质状态特性的各种状态的宏观物理量。如:温度(T)、
4、压力(P)、比容(υ)或密度(ρ)、内能(u)、焓(h)、熵(s)、自由能(f)、自由焓(g)等。状态参数的数学特性:1.表明:状态的路径积分仅与初、终状态有关,而与状态变化的途径无关。2.=0表明:状态参数的循环积分为零基本状态参数:可直接或间接地用仪表测量出来的状态参数。如:温度、压力、比容或密度1.温度:宏观上,是描述系统热力平衡状况时冷热程度的物理量。微观上,是大量分子热运动强烈程度的量度式中—分子平移运动的动能,其中m是一个分子的质量,是分子平移运动的均方根速度;B—比例常数;T—气体的热力学温度。热力学第零定律:如两个
5、物体分别和第三个物体处于热平衡,则它们彼此之间也必然处于热平衡。摄氏度与热力学温度的换算:2.压力:垂直作用于器壁单位面积上的力,称为压力,也称压强。式中:F—整个容器壁受到的力,单位为牛顿(N);f—容器壁的总面积(m2)。微观上:分子热运动产生的垂直作用于容器壁上单位面积的力。式中:P—单位面积上的绝对压力;n—分子浓度,即单位容积内含有气体的分子数,其中N为容积V包含的气体分子总数。压力测量依据:力平衡原理压力单位:MPa相对压力:相对于大气环境所测得的压力。工程上常用测压仪表测定的压力。以大气压力为计算起点,也称表压力。(
6、P>B)(P
7、因为测得的是工质绝对压力与大气压力的相对值,即使工质的压力不变,当大气压力改变时也会引起压力表或真空表读数的变化。三、强度性参数与广延性参数强度性参数:系统中单元体的参数值与整个系统的参数值相同,与质量多少无关,没有可加性。在热力过程中,强度性参数起着推动力作用,称为广义力或势。如温度、压力等。广延性参数:系统中各单元体该广延性参数值之和,在热力过程中,广延性参数的变化起着类似力学中位移的作用,称为广义位移。如系统的容积、内能、焓、熵等。1.3平衡状态、状态公理及状态方程一、平衡状态系统在不受外界影响的条件下,如果宏观热力性质不随
8、时间而变化,系统内外同时建立了热的和力的平衡,这时系统的状态称为热力平衡状态,简称为平衡状态。平衡状态的充要条件:热平衡(温度平衡)力平衡(压力平衡)化学势平衡(包括相平衡和化学平衡)注意:平衡必稳定,反之稳定未必平衡。平衡与均匀也是不同的概念,均
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