工程热力学 第一章　基本概念

《工程热力学 第一章　基本概念》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第一章　基本概念南京航空航天大学本章基本要求：掌握工程热力学中一些基本术语和概念：热力系、平衡态、准平衡过程、可逆过程等。掌握状态参数的特征，基本状态参数p、v、T的定义和单位等。掌握热量和功量这些过程量的特征，并会用系统的状态参数对可逆过程的热量、功量进行计算。了解工程热力学分析问题的特点、方法和步骤。§1－1热能在热机中转变成机械能的过程热能动力装置：从燃料燃烧中得到热能，并利用热能得到动力的设备。热能动力装置分为两大类：燃气动力装置（内燃机、燃气轮机）蒸汽动力装置（蒸汽轮机）热能机械能化学能内燃机（汽油机）燃气热能机械能燃料化学能大气工作过程：能量转换：吸

2、气压缩排气燃烧、膨胀蒸汽动力装置1－炉子2－炉墙3－沸水管4－汽锅5－过热器6－汽轮机7－喷嘴8－叶片9－叶轮10－轴11－发电机12－冷凝器13、14、16－泵15－蓄水池不同点：构造和工作特性不同。结论：各种形式的热机都存在以下几个相同的热力过程：吸热、膨胀作功和排热。比较上述两种热机存在某一种媒介物质以获得能量；（如内燃机中混合气，蒸汽机中的水）存在能提供热能的能量源；余下的热能排向环境介质。相同点：名词定义：工质：实现热能和机械能相互转化的媒介物质。热源（高温热源）：工质从中吸取热能的物系。冷源（低温热源）：接受工质排出热能的物系。工质从高温热源吸热，将

3、其中一部分转化为机械能而作功，并把余下部分传给低温热源。热能动力装置的工作过程可概括成：热源冷源热机作功吸热放热§1－2热力系统系统:选取一定的工质或空间作为研究对象外界:与系统发生质、能交换的物体统称外界边界:系统和外界之间的分界面边界特性真实、虚构固定、活动热力系统分类以系统与外界关系划分：有无是否传质开口系闭口系是否传热非绝热系绝热系是否传功非绝功系绝功系是否传热、功、质非孤立系孤立系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孤立系热力系统其它分类方式其它分类方式物理化学性质均匀系非均匀系工质种类

4、多元系单元系相态多相单相简单可压缩系统最重要的系统简单可压缩系统只交换热量和一种准静态的容积变化功容积变化功压缩功膨胀功1－3工质的热力学状态及其基本状态参数状态热力系统在某一个瞬间所呈现的宏观物理状况称为系统的状态。平衡状态定义：在不受外界影响的条件下（重力场除外），如果系统的状态参数不随时间变化，则该系统处于平衡状态。温差—热不平衡势压差—力不平衡势化学反应—化学不平衡势平衡的本质：不存在不平衡势平衡与稳定稳定：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与均匀平衡：

5、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）描述基本状态参数：压力、温度、比体积不可测参数：热力学能、焓、熵等复合参数：吉布斯函数、亥姆霍兹函数状态参数描述系统所处平衡状态的宏观物理量称为状态参数。如温度、压力等。(1)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状态参数的特性：(2)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压力P、温度T、体积V、热力学能U、焓H和熵S，其中压力

6、、温度和体积可直接用仪器测量，称为基本状态参数。其余状态参数可根据基本状态参数间接算得。(3）常用的状态参数有:(4）状态参数有强度量与广延量之分：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、热力学能U、焓H、熵S比参数：比容比热力学能比焓比熵单位：/kg/kmol具有强度量的性质强度量与广延量速度动能高度位能温度应力摩尔数（强）（强）（强）（强）（广）（广）（广）（广）热力学能基本热力学参数温度T的一般定义传统：冷热程度的度量。感觉，导热，热容量微观：衡量分子平均动能的量度T0.5mw2温度的热力学定

7、义热力学第零定律热力学第零定律（R.W.Fowler）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温度计温度的热力学定义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温度的测量温度计物质（水银，铂电阻）特性（体积膨胀，阻值）基准点刻度定义：温标是指温度的数值表示法温标测温物质及其测温属性基准点分度方法温标三要素：任选一种物质的某一测温属性，采用以上温标的规定所得到的温标称为经验温标，经验温标依赖于测温物质的物理性质。热力

8、学理论指出可以建立一种不