工程热力学第1章基本概念

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1、1第1章开篇★功和热量都是能量，单位也相同，没有本质区别。★温度是物体冷热程度的标志。？★可逆过程就是可以逆向进行的过程。第一章基本概念BasicConceptsandDefinition2本章学习目标指出常用热能动力转换装置及其工作过程和热能转变成机械能的共同本质；能从工程或生活的实际装备中划分出（各类）热力系，归纳它们的特征，并用状态参数正确描述其状态；概述平衡状态的特征，分辨系统处于稳定还是平衡状态；描述可逆过程的特征，区分准平衡过程与可逆过程；牢记功和热量的热力学定义，归纳两者的特性和异同，进行可逆过程体积功和热量的计算；复述循环、可逆循环的定义及各类循环的经济性指标。教学参

2、考资料：工程热力学（第五版）。31-1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热力循环本章教学内容4一、热能动力装置(Thermalpowerplant)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(gasturbinepowerplant)喷气发动机(jetpowerplant)……蒸气动力装置(st

3、eampowerplant)1-1热能和机械能相互转换的过程5二、工质(workingsubstance;workingmedium)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）良好的膨胀性2）良好的流动性3）较大的热容量4）可靠的稳定性，安全性5）对环境友善6）价廉，易大量获取1mm3水中有3.34×1020个分子标准状态下22.4升中有6.02×1023个空气分子通常，工程领域的系统都是大量粒子组成的系统。6三、热源(heatsource;heatreservoir)工质从中吸取或向之排出热能的物质系统。•高温热源—热源（heatsource）反应

4、堆堆芯低温热源—冷源（heatsink）冷却水•恒温热源(constantheatreservoir)稳定工况的堆芯变温热源启动、停堆时的堆芯71-2热力系统（热力系、系统、体系）外界和边界•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8二、系统及边界示例•汽车发动机9•汽缸-活塞装置（闭口系例）10•移动和虚构边界虚构边界111）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

5、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：12三、热力系分类按组元数单元系(onecomponentsystem;puresubstancesystem)多元系(multicomponentsystem)按相数单相系(homogeneoussystem)复相系(heterogeneoussystem)注意：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1）不计恒外力场影响；13闭口系（closedsystem），控制质量，CM—没有质量越过边界。2.按系统与外界质量交换14开口系（opensystem），控制体积，CV—通过边

6、界与外界有质量交换154.简单可压缩系（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（adiabaticsystem）—与外界无热量交换;孤立系（isolatedsystem）—与外界无任何形式的质、能交换。3.按能量交换1）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：16四、热力系示例1.刚性绝热气缸-活塞系统，一侧设有电热丝。红线内——闭口绝热系赭线内（不包含电热丝）——闭口系绿线内（包含电热丝）——闭口绝热系蓝线内——孤立系17qQ≈0？？取喷管为系统—

7、取红线为系统—闭口系2．刚性绝热喷管开口系绝热系18３．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191-3工质的热力学状态和基本状态参数热力学状态（stateofthermodynamicsystem）—系统宏观物理状况的综合状态参数（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