工程热力学第1章基本概念及定义

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1、第一章基本概念1-1热能和机械能相互转换的过程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、状态方程式、坐标图1-5工质的状态变化过程1-6过程功和热量1-7热力循环1一、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(steampowerpla

2、nt)1-1热能和机械能相互转换的过程2二、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3三、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（heatsource）低温热源—冷源（heatsink）•恒温热源(constantheatreservoir)变温热源4蒸汽动力装置中热能转变为机械能的过程过热器134锅炉

3、给水泵汽轮机发电机冷凝器26冷却水热能动力装置的工作过程：工质自高温热源吸热将其中一部分转化为机械能而作功把余下部分传给低温热源5第一章基本概念1-1热能和机械能相互转换的过程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、状态方程式、坐标图1-5工质的状态变化过程1-6过程功和热量1-7热力循环61-2热力系统•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)：系统之外的所有物质统称为外界或环境。•边界(boundary)：系统与外界的分界面。一、定义

4、系统与外界的作用都通过边界7•汽缸-活塞装置二、系统及边界示例8二、系统及边界示例•汽车发动机9边界特性固定、活动真实、虚构10闭口系（closedsystem）系统与外界之间没有物质交换，只有能量交换.（控制质量系）。开口系（opensystem）系统与外界之间既有物质交换，又有能量交换。（控制容积系统）。(1)按系统与外界是否进行质量交换三、热力系分类112.按系统与外界能量交换情况划分a:简单系统（Simplesystem）b:绝热系统（Adiabaticsystem）c:孤立系统（Isolatedsystem）系统与外界只交换热量和一种形式的功。系统与外界

5、之间完全没有热量交换。系统与外界之间既无物质，又无能量交换。121234mQW1开口系热力系统非孤立系＋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131）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.简单可压缩系统（simplecompressiblesystem）—最重要的系统只交换热量和一种体积变化功的系统体积变化功压缩功膨胀功14三、热力系分类按组元数单元系由单一化学成分的物质组成，即纯质系统。多元系由多种物质组成的系统。按相数(一个相是指物质系统在空间上一个均匀的部分，例如气相

6、、液相等。)单相系复相系注意：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。4.按组元和相数划分15第一章基本概念1-1热能和机械能相互转换的过程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、状态方程式、坐标图1-5工质的状态变化过程1-6过程功和热量1-7热力循环161-3工质的热力学状态和基本状态参数热力学状态—把工质在热力变化过程中的某一瞬间所呈现的宏观物理状况称为工质的热力学状态，简称状态状态参数—描述物系所处状态的宏观物理量热力学状态和状态参数状态参数的特征：1、状态确定，则状态参数也确定，反

7、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、状态参数的微分特征：全微分17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18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19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20温度T的一般定义传统：冷热程度的度量。微观：衡量分子平均动

8、能的量度T