工程热力学第1章

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1、第一章基本概念BasicConceptsandDefinition1-1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。分类共同本质：由媒介物通过吸热—膨胀作功—排热燃气动力装置(combustiongaspowerplant)内燃机(internalcombustionengine)喷气发动机(

2、jetengine)燃气轮机装置(gasturbineplant)……蒸汽动力装置(steampowerplant)核电站蒸汽动力装置(nuclearpowerplant)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

3、：与工质进行热交换的物质系统。•高温热源—热源（heatsource）低温热源—冷源（heatsink）•恒温热源(constantheatreservoir),例如:大气,海洋,江河…变温热源41-2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5二、系统及边界示例•汽车发

4、动机6•气缸-活塞装置7•移动和虚构边界81）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：9闭口系（closedsystem）控制质量—没有质量越过边界开口系（opensystem）控制体积—通过边界与外界有质量交换1.按系统与外界质量交换三、热力系分类101）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（simplecompressiblesystem）—由

5、可压缩流体组成，无化学反应,与外界只交换体积变化功的系统。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。2.按能量交换11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：1）不计恒外力场影响；2）复相系未必不均匀；如:湿蒸

6、汽3)单元系未必均匀。如:气液平衡分离状态4.按组元和相12四、热力系示例1．刚性绝热气缸-活塞系统，B侧设有电热丝红线内（A）——闭口绝热系黄线内不包含电热丝——闭口系黄线内包含电热丝——闭口绝热系兰线内——孤立系132．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141-3工质的热力学状态和基本状态参数热力学状态（stateofthermodynamicsystem）（简称：状态）—系统宏观物理状况的综合状态参数（stateproperties

7、）—描述物系所处平衡状态的宏观物理量1．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、热力学状态和状态参数二、状态参数的特性和分类p,V,T,U,H,S152．状态的单值函数。物理上—与过程无关；数学上—其微量是全微分。3．状态参数分类广延量（extensiveproperty）V,U,H,S强度量（intensiveproperty）p,T又：广延量的比性质具有强度量特性，如比体积工程热力学约定用小写字母表示单位质量参数。16三、系统状态相同的充分必要条件系统两个状态相同的

8、充要条件：所有状态参数一一对应相等简单可压缩系两状态相同的充要条件：两个独立的状态参数对应相等17四、温度和温标（temperatureandtemperaturescale）温度的定义：处在同一热平衡状态的所有的热力学系统都具有一个共同的宏观特征，它是由这些互为热平衡系统的状态所决定的一个数值相等的状态函数。测温的基础—热力学零定律(zerothlawofthermodynamics)热力学温标和国际摄氏温标(thermodynamicsscale;Kelvinsc