[工学]工程热力学第1章-基本概念

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1、第一章基本概念BasicConceptsandDefinition1-1热能和机械能相互转换过程1-2热力系统1-3工质的热力学状态及其基本状态参数1-4平衡状态1-5工质的状态变化过程1-6功和热量1-7热力循环一、热能动力装置(Thermalpowerplant)定义：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—排热气体动力装置(combustiongaspowerplant)内燃机(internalcombustiongasengine)燃气轮机装置(gastu

2、rbinepowerplant)喷气发动机(jetpowerplant)……蒸气动力装置(steampowerplant)1-1热能和机械能相互转换的过程二、工质(workingsubstance;workingmedium)定义：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，易大量获取三、热源(heatsource;heatreservoir)定义：工质从中吸取或向之排出热能的物质系统。•高温热源—热源（heatso

3、urce）低温热源—冷源（heatsink）•恒温热源(constantheatreservoir)变温热源(variableheatreservoir)1-2热力系统•热力系统(thermodynamicsystem,system)人为分割出来，作为热力学研究对象的有限物质系统。•外界(surrounding)：与体系发生质、能交换的物系。•边界(boundary)：系统与外界的分界面（线）。一、定义二、系统及边界示例•汽车发动机—开口系统•汽缸-活塞装置（闭口系例）气缸进、排气阀都关闭时，取气缸内工质为系统—闭

4、口系统进排气及燃烧膨胀过程一起研究，取气缸为系统—开口系统•移动和虚构边界1）系统与外界的人为性2）外界与环境介质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：三、热力系分类按组元数①单元系(onecomponentsystem;puresubstancesystem)一种均匀的和化学成分不变的物质组成的系统。②多元系(multicomponentsystem)由两种或两种以上物质组成的系统。按相数①单相系(homogeneoussystem)系统中工质的物理、化学性质都均

5、匀一致的系统称为单相系。②复相系(heterogeneoussystem)由两个相以上组成的系统称为复相系。注意：1）不计恒外力场影响；2）复相系未必不均匀—湿蒸汽；单元系未必均匀—气液平衡分离状态。1.按组元和相闭口系统（closedsystem）（控制质量CM）—热力系统和外界只有能量交换而无物质交换开口系统（opensystem）（控制体积CV）—热力系统和外界不仅有能量交换而且有物质交换2.按系统与外界质量交换1）闭口系统与系统内质量不变的区别；2）开口系统与绝热系统的关系；3）孤立系统与绝热系统的关系。注

6、意：4.简单可压缩系统（simplecompressiblesystem）—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。绝热系统（adiabaticsystem）—热力系统与外界无热量交换;孤立系统（isolatedsystem）—热力系统与外界无任何形式的能量和物质交换。3.按能量交换四、热力系示例1．刚性绝热气缸-活塞系统，B侧设有电热丝红线内——闭口绝热系统黄线内不包含电热丝——闭口系统黄线内包含电热丝——闭口绝热系统兰线内——孤立系统2．刚性绝热喷管取红线为系统—闭口系统取喷管为系统

7、—开口绝热系统开口系统强调质量是否越过边界，绝热系统强调是否有热量越过边界。３．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—孤立系统—闭口系统1243mQW热力系统1开口系统1+2闭口系统1+2+3绝热闭口系统1+2+3+4孤立系统1-3工质的热力学状态和基本状态参数热力学状态（stateofthermodynamicsystem）—热力变化过程中某一瞬间所呈现的宏观物理状况状态参数（stateproperties）—描述物系所处状态的宏观物理量1．状态参数是宏观量，是大量粒子

8、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，如一、热力学状态和状态参数二、状态参数的特性和分类2．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，沿闭合路线积分等于零。3．状态参数分类又：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强度量（intensiveproperty）：与系统质量无关，如P、