工程热力学-第一章基本概念

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1、工程热力学彭伟Email:weapon0818@163.com手机:18055440449第一章基本概念本章重点理解下述概念的实质热力系状态参数状态方程过程功和热量§1-1热力系系统与边界热力系（统）：用界面分离出的热力学研究对象，其选取决定于所提出的研究任务。边界(界面)：系统与外界的分界面外界：系统以外的所有物质系统与外界的作用都通过边界闭口系：与外界无物质交换开口系：与外界无物质交换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热§1-1热力系§1-1热力系边界特性固定/运动真实/虚构§1-1热力系——热力系分类物理化学性质均匀系非均匀系工质种

2、类多元系单元系相态复相单相热力系内部情况§1-1热力系——热力系分类以系统与外界相互情况划分：是否传质开口系闭口系有无是否传功　　非绝功系绝功系是否传热　　非绝热系绝热系是否传热、功、质　　非孤立系孤立系1234mQW1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§1-2状态和状态参数状态：热力系在指定瞬间所呈现的全部宏观性质的总称。状态参数：描述热力系状态的物理量状态参数的特征：状态确定，则状态参数也确定，反之亦然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。状态参数的微分特征：全微分，循环积分为0状态参数是点函

3、数§1-2状态和状态参数基本状态参数：可直接用仪表测量，使用最多温度T、压力p、比容v其他三个状态参数为：热力学能U焓H熵S§1-2状态和状态参数1、压力（物理学中的压强）p定义：单位面积上承受的垂直作用力绝对压力与相对压力（表压力pg、真空度pv）常见压力单位换算pgpb绝对压力与相对压力当p>pb表压力pg当p

4、v定义：单位质量物质所占有的体积比体积是密度的倒数比体积单位m3/kg§1-2状态和状态参数3、温度T传统定义：物体的冷热程度微观定义：衡量分子平均动能的量度绝对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常用温标温标的换算§1-2状态和状态参数4、热力学能U定义：组成热力系的大量微观粒子本身具有的能量，单位J。包括：分子的动能Uk、分子力所形成的位能Up、构成分子的化学能和原子的原子能等比热力学能定义：单位质量物

5、质的热力学能,单位J/kg1kcal=4186.8J=4.1868kJ§1-2状态和状态参数5、焓H焓（单位J）：H=U+pV比焓（单位J/kg）：h=H/m=u+pv工程单位制中定义：H=U+ApVh=u+Apv焓的物理意义对流动工质(开口系统)，表示沿流动方向传递的总能量中，取决于热力状态的那部分能量对不流动工质(闭口系统)，焓只是一个复合状态参数思考：对理想气体h=f(T)§1-2状态和状态参数6、熵S导出的状态参数定义式：比熵定义式：熵的单位J/K，比熵的单位J/(kg·K)§1-3平衡状态定义热力系在没有外界作用（能量交换、物质交换）的情况下宏观性质不随时间变化的状态平衡的本质

6、：不存在不平衡势温度差—热不平衡势压差—力不平衡势化学反应—化学不平衡势§1-3平衡状态平衡态与均匀性处于平衡状态的单相流体，如果忽略重力的影响，又没有其他外场作用，它内部的各种性质都是均匀一致的。平衡不一定均匀单相平衡态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§1-4状态方程和状态参数坐标图平衡状态可用一组状态参数描述其状态状态公理：独立参数数目N=不平衡势差的数目=能量转换方式的数目=各种作功的方式+热量=n+1想确切描述某个热力系，是否需要所有状态参数？n容积变化功、电功、拉伸

7、功、表面张力功等§1-4状态方程和状态参数坐标图简单可压缩系统(只交换热量和一种内平衡态的容积变化功)N=n+1=2状态方程基本状态参数（p,v,T)之间状态方程的具体形式取决于工质的性质理想气体的状态方程实际工质的状态方程？？？§1-4状态方程和状态参数坐标图简单热力系平衡态N=2，平面坐标图1）系统任何平衡态可表示在坐标图上说明：2）过程线中任意一点为平衡态3）不平衡态无法在图上表示常见p-v图和T-s图21§1-4状态方程和