《基本概念及定义》PPT课件

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1、基本概念及定义工程热力学第一章张文慧目录1.1热力系统1.2状态和状态数1.3强度参数和广延参数1.4平衡态1.5状态方程和坐标图1.6准静态过程、可逆过程1.7功1.8热量与熵1.9循环定义：由某种边界包围，被取作研究对象的特定的物质或空间（人为的）分类：闭口系统（与外界无物质交换）开口系统（与外界有物质交换）绝热系统（与外界无热量交换）简单可压缩系统（与外界交换只有体积变化功）1.1热力系统1234mQW1开口系非孤立系＋相关外界＝孤立系1+2闭口系1+2+3绝热闭口系1+2+3+4孤立系热力系统选取的人为性锅炉汽轮机发电机给水泵凝汽器过热器只交换功只交换热既交换功也交换

2、热定义：外界：系统以外所有的物（surroundings）边界：系统与外界的分界面（boundary）外界与边界系统与外界的作用都通过边界边界特性真实、虚构固定、活动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、状态参数的微分特征：全微分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12ab例：温度变化山高度变化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1.3

3、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，N/m2常用单位Units：1kPa=103Pa1

4、bar=105Pa1MPa=106Pa1atm=760mmHg=1.013105Pa1mmHg=133.3Pa1at=1kgf/cm2=9.80665104Pa压力p测量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才是状态参数绝对压力与相对压力当p>pb表压力pe当p

5、义热力学第零定律（R.W.Fowlerin1931）如果两个系统分别与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温度计温度是确定一个系统是否与其它系统处于热平衡的物理量处于同一热平衡状态的各个热力系，必定有某一宏观特征彼此相同，用于描述此宏观特征的物理量温度。温度是确定一个系统是否与其它系统处于热平衡的物理量。热力学温标（绝对温标）Kelvinscale（Britisher,L.Kelvin,1824-1907）摄氏温标Celsiusscale(Swedish,A.Celsius,1701-1744）华氏温标Fahrenheitscale(Germa

6、n,G.Fahrenheit,1686-1736)朗肯温标Rankinescale(W.Rankine,1820-1872)常用温标之间的关系绝对K摄氏℃华氏F朗肯R100373.150.01273.160273.15-17.80-273.15212671.6737.8100032-459.670459.67491.67冰熔点水三相点盐水熔点发烧水沸点559.67温标的换算3、比容v工质聚集的疏密程度物理上常用密度density[kg/m3]1.4平衡态定义：在不受外界影响下（重力场除外），热力系统客观性质不随时间改变的状态实现条件：力平衡（无压差△P→0）热平衡（无温差△T→0）平

7、衡Equilibrium与稳定Steady稳定：参数不随时间变化稳定但存在不平衡势差去掉外界影响，则状态变化若以（热源+铜棒+冷源）为系统，又如何？稳定不一定平衡，但平衡一定稳定平衡Equilibrium与均匀Even平衡：时间上均匀：空间上平衡不一定均匀，单相平衡态则一定是均匀的为什么引入平衡概念？如果系统平衡，可用一组确切的参数（压力、温度）描述但平衡状态是死态，没有能量交换能量交换状态变化破坏平衡如何描述？1.5状态方程、坐标