《工程热力学》课件

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1、第一篇工程热力学第一章基本概念和定义1-1、热力系统（系统）1.定义系统：被人为分离出来，做为研究对象的物体的总称。外界：系统以外的其它物质。边界：系统与外界的分界面。例：边界可以是固定或运动的,也可以是真实或虚拟的,因此系统也可以是固定或运动的。2.系统的分类闭口系、开口系、绝热系、孤立系等。闭口系:与外界无物质交换的系统。开口系:与外界有物质交换的系统。绝热系:与外界无热量交换的系统。孤立系：与外界无功、热、物质交换的系统。另外，也可按系统内部状况的不同，将系统分为均匀系（各部分化学成分和物理性质均匀一致）与非均匀

2、系；单相系（单一物相）与复相系；单元系（纯物质，空气可看作纯物质）与多元系等。合理选择系统是进行正确的热力学分析的前提。在不涉及化学反应时，工程热力学所讨论的大多数热力系统——简单可压缩系：由可压缩流体构成、没有电、磁、重力、运动和表面张力等外力场作用、没有化学反应、系统与外界交换的功只有容积变化功一种。系统选择应根据实际情况，以解决问题方便为原则。系统选取方法对研究问题的结果没有影响，仅与解决问题的繁复程度有关。一、工质的热力状态工质是实现热、功转换的工作物质，简称工质。热能与机械功的相互转换是通过工质一系列的状态变

3、化来实现的。工程热力学中所研究的系统大多为简单可压缩系，与外界交换功的模式只有容积变化功，由于气态物质具有良好的流动性和膨胀性，体积最容易发生变化，因此，热力学中的工质基本是气体以及有相变的液体。如空气、燃气、水蒸气、水、制冷剂等。1-2、工质的热力状态及其基本状态参数热力状态：系统中的工质在某一瞬间所呈现的宏观物理状况。二、状态参数可定量描述工质状态特性的物理量称为状态参数。如基本状态参数p、、T、和导出状态参数u、h、s等。状态参数的性质：是状态的单值函数，只取决于工质所处的状态，与过程无关。若，，则例：设x为任

4、意状态参数，则热力学中常用的状态参数有6个：压力p、温度T、容积V（比容）、热力学能U、焓H和熵S。其中p和T为强度性参数，在热力过程中起着推动力的作用；V、U、H、和S为广延性参数，反映过程进行的尺度。三、基本状态参数（p、、T）通过仪表直接或间接测量得到的状态参数称为基本状态参数，利用基本状态参数计算得到的状态参数为导出状态参数。强度性参数称为广义力或势，与系统内工质的数量无关，没有可加性；广延性参数称为广义位移，具有可加性。单位质量的广延性参数称为比参数，具有强度参数的性质，没有可加性，比参数可看作强度性参数

5、。（1）绝对压力p：工质的真实压力，真空时p=0,只有绝对压力为工质的状态参数。（2）表压力pg：绝对压力高出当地大气压的数值。pb——大气压力（不恒定）N/m2可用绝对压力、表压力或真空度三种形式表示。1、压力表压力测量仪表常用单位压力表MPaU型管测压计Pa或mmH2O(Hg)（pg＝gh）（3）真空度pV：绝对压力低于当地大气压的数值。p、pg、pV关系图：2、温度表示物体冷热的程度。温标：温度的数值表示方法。常用:热力学温标、摄氏温标、华氏温标。三种温标关系式：C3、比容和密度（、）m3/kgkg/m3

6、平衡状态1、定义：系统中压力、温度处处相同、且不随时间变化的状态，称为平衡状态。只有平衡状态才能由一组具有确定数值的状态参数定量描述该状态。2.保持平衡状态不变的条件：系统内部以及系统与外界之间不存在任何不平衡势差。系统内外处于力的平衡和热的平衡（温度平衡）。1-3、平衡状态、状态公理及状态方程二、状态公理状态公理:热力系平衡状态独立状态参数的个数等于系统与外界交换能量的各种方式的总数。对由气体组成的简单可压缩系统，独立的状态参数只有两个。三、状态方程式习惯上以反映基本状态参数p、、T之间关系的公式称为状态方程式。常

7、用的气体状态参数图为：例p－图p－图和T－s图状态方程式的具体形式取决于工质的性质。气体状态方程式：或：p=f(T,v);T=f(p,v);v=f(p,T)常用的气态工质可分为两类：理想气体和蒸气（实际气体）。理想气体是指远离液态点，不易液化的气体；而蒸气则是指离液态点较近，比较容易液化的气体。理想气体和蒸气之间没有绝对的界限，而且两者可以相互转化。如蒸气在高过热状态时可看作理想气体；而通常可看作理想气体的氢气、氧气、氮气、及惰性气体等，在低温和高压状态时就应将它们看作蒸气。不同的气体具有不同的液态点。理想气体

8、的状态方程式最简单。一.准平衡过程1、定义过程：工质从一个状态变化到另一个状态的全部经历。准平衡过程：由一系列的平衡状态（实际上是无限接近平衡状态）所构成的过程。1-4、准平衡（准静态）过程和可逆过程2、实现准平衡过程的条件⑴无势差损失（破坏平衡状态存在的压力差、温差无穷小）;⑵弛豫时间短（恢复平衡快。即系统内外处于连续的动平衡状