工程热力学第一章基本概念

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1、第一章基本概念BasicConcepts§1-1热力系统热力系统(热力系、系统)：人为分隔出来的研究对象1、系统的定义ThermodynamicsystemsystemAquantityofmatteroraregioninspacechosenforstudy§1-1热力系统外界：系统以外的所有物质2、系统、外界与边界边界(界面)：系统与外界的分界面系统与外界的作用都通过边界surroundingsboundary边界特性真实、虚构固定、活动fixed、movablereal、imaginary热力系统分类以系统与外界关系划分

2、：有无是否传质开口系闭口系是否传热非绝热系绝热系是否传功非绝功系绝功系是否传热、功、质非孤立系孤立系1234mQW1开口系§1-1热力系统非孤立系＋相关外界＝孤立系1+2闭口系1+2+3绝热闭口系1+2+3+4孤立系热力系统其它分类方式其它分类方式物理化学性质均匀系非均匀系工质种类多元系单元系相态多相单相§1-2状态和状态参数状态：某一瞬间热力系所呈现的宏观状况状态参数：描述热力系状态的物理量状态参数的特征：1、状态确定，则状态参数也确定，反之亦然2、状态参数的积分特征：状态参数的变化量与路径无关，只与初终态有关3、状态参

3、数的微分特征：全微分Stateandstateproperties状态参数的积分特征状态参数变化量与路径无关，只与初终态有关。数学上：点函数、态函数12ab例：温度变化山高度变化pointfunction状态参数的微分特征设z=z(x,y)dz是全微分充要条件：可判断是否是状态参数Totaldifferentials强度参数与广延参数强度参数：与物质的量无关的参数如压力p、温度T广延参数：与物质的量有关的参数可加性如质量m、容积V、内能U、焓H、熵S比参数：比容比内能比焓比熵单位：/kg/kmol具有强度参数的性质Intensi

4、vepropertiesExtensiveproperties强度参数与广延参数速度动能高度位能内能温度应力摩尔数（强）（强）（强）（强）（广）（广）（广）（广）VelocityKineticEnergyHeightPotentialEnergyTemperatureInternalEnergyStressMol§1-3基本状态参数压力p、温度T、比容v（容易测量）1、压力p(pressure)物理中压强，单位:Pa(Pascal),N/m2常用单位Units：1kPa=103Pa1bar=105Pa1MPa=106Pa1atm=

5、760mmHg=1.013105Pa1mmHg=133.3Pa1at=1kgf/cm2=9.80665104PaBasicstateproperties压力p测量示意图绝对压力与环境压力的相对值——相对压力注意：只有绝对压力p才是状态参数U-tubemanometerBourdonTube绝对压力与相对压力示意图当p>pb表压力pe当p

6、力一般为大气压，但值不一定。环境压力Environmentalpressure大气压力Atmosphericpressurebarometrichbarometer大气压力Atmosphericpressure大气压力随时间、地点变化物理大气压1atm=760mmHg当h变化不大，ρ常数1mmHg=ρgh=133.322Pa当h变化大，ρρ(h)OtherPressureMeasurementDevices高精度测量：活塞压力计pistonmanometer工业或一般科研测量：压力传感器PressuretransducersP

7、iezoelectriceffect§1-3基本状态参数压力p、温度T、比容v（容易测量）2、温度T(Temperature)Basicstateproperties温度T的一般定义传统：冷热程度的度量。感觉，导热，热容量微观：衡量分子平均动能的量度T0.5mw21)同T,0.5mw2不同，如碳固体和碳蒸气2)0.5mw2总0,T0,1951年核磁共振法对氟化锂晶体的实验发现负的开尔文温度3)T=00.5mw2=0分子一切运动停止，零点能温度的热力学定义热力学第零定律（R.W.Fowlerin1931）如果两个系统分别与

8、第三个系统处于热平衡，则两个系统彼此必然处于热平衡。温度测量的理论基础B温度计热力学第零定律1931年T热力学第一定律18401850年E热力学第二定律18541855年S热力学第三定律1906年S基准温度的热力学定义处于同一热平衡状态的各个热