工热第1和第2章

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1、第一章基本概念1－1热能在热机中转变成机械能的过程燃料——热能——动力热能动力装置：1蒸汽动力装置；2燃气动力装置工质：实现热能——机械能转化的媒介高温热源（热源）：工质从中吸取热能的物系低温热源（冷源）：接受工质排除热能的物系热能动力装置工作过程：工质从热源获得热能，做功，排除余下的热能给低温热源。1－2热力系统热力系统：人为分隔出来的有限物质系统。热力系统/边界/外界边界：实际的或假想的；不动的和变形的。闭口系：只有能量交换而无物质交换，又叫控制质量。开口系：即有物质交换又有能量交换。又叫控制容积。绝热系统：与外界无热量交换。孤立系统：即无物质交换又无能量交

2、换。简单可压缩系：最常见的热力系，由可压缩流体构成，与外界功的交换只有容积变化功。1－3工质的热力学状态及其基本状态参数热力学状态：某一瞬间宏观物理状况，压力P、温度T、体积V、热力学能U、焓H、熵S。一温度微观：物质分子运动的积累程度。Mc2/2=BTt=T-273.15k二压力压强：大量分子撞击器壁的结果。p=pb+pep=pb-pv1Pa=1N/m2三比体积及密度v=m/V1-4平衡状态、状态方程、坐标图平衡状态：不受外界影响的情况下，系统状态始终保持不变。热力平衡状态：具备热和力的平衡。平衡不一定均匀。两个独立的状态参数即可确定一个状态二状态方程式T=T

3、(p,v),p=p(T,v),v=v(p,t)F=F(p,v,T)三坐标图p-v图，T-s图1－5工质的状态变化过程一准平衡过程（准静态过程）相对缓慢，工质再平衡破坏后自动恢复平衡所需时间又很短。工质与外界的压力差无限小；温差无限小。二可逆过程和不可逆过程可逆过程：完成某一过程后，工质能顺相同的路径逆行回到原来状态，并使相互作用中所涉及到的外界一恢复到原来状态，而不留下任何变化。准平衡过程，不应有任何耗散效应。1－6过程功和热量一功的热力学定义δW＝Fdx二可逆过程的功δW＝Fdx＝pAdx＝pdV1kg工质作的功：δW＝pdV/m=pdv功不是状态量，是过程量

4、Wu=w-wr-wlWu:有用功；wl摩擦功;wr排除大气功wr＝p0(V2-V1)可逆过程w1=0四过程热量δq＝Tds1-7热力循环一、循环概说循环：工质经过若干过程后，又回到原来状态。二、正向循环正向循环逆向循环用于制冷和热泵热力学第一定律2－1实质：能量守恒和转化热能：杂乱运动的能量，可与其他形式能量相互转化并守恒。热能和机械能相互转化表述2－2、热力学能和总能一、热力学能内动能是温度的函数热力学能热力学能的变化：内动能和内位能的变化。热力学能是温度的单值函数二、总能E=U+Ek+EpEk=mcf/2Ep=mgz总能E=U+mcf2/2+mgzE=u+c

5、f2/2+gz2-3能量的传递和转化一作功和传热：能量传递的两种方式作功：伴随着能量形式的转化热能变机械功：两个过程二推动功和流动功推动功推动功：工质在开口系流动而传递的功工质传递推动功不会有能量形式的变化2－4、焓H=U+pV单位J,比焓h=u+pv单位J/kgH=u+pv=f(p,v)=f(p,T)=f(T,v)2－5基本能量方程式进入系统的能量－离开系统的能量＝系统中储存的能量的增加闭口系：Q-W=△u=U2-U1Q=△U+WδQ=dU+dW对于1kg工质：δq=du+dwq=△u+w2－5基本能量方程式对于可逆过程：δQ=dU+pdV讨论：1.公式中热量

6、、功量是代数值。2.量纲要统一。3.初终状态应是平衡态。4.物理意义：真正反映了热功转换，它表明加给系统的热 量一部分用于增加工质的热力学能，仍以热能的形式储存于工质内部，余下的一部分以做功的方式传递给外界，转化为机械能。Qnet=Wnetqnet=wnet2-6、开口系统能量方程式一、开口系能量方程式进入－离开＝增量二、稳定流动能量方程式任意截面上的一切参数不随时间而变一．稳定流动及实现条件1.定义：系统内各点参数（包括热力参数和流速）不随时间变化的流动。2.实现：（1）物质的相互作用不随时间变化。（2）能量的相互作用不随时间变化。（3）进出口的状态参数

7、不随时间变化。3.一维稳态流动二．能量方程已知：进口p1T1v1cfu1z1m1出口p2T2v2c2z2u2m2其中：m=m1=m2由于是稳定流动，所以量E=0进入系统能量离开系统能注意:⑴该公式适用于任何工质(理想或实际气体)，任何过程（可逆或不可逆）   只要进出口平衡态，不管系统内平衡与否。   ⑵当无轴上摩擦时wi=ws⑶q,w的正负号。   ⑷u, h,cf等不是系统不同时刻的变化量，而进出口参数差。   ⑸单位。稳定流动能量方程式q-△u=△cf2/2+g△z+△(pv)+wi技术功：wt=wi+(cf22/2-cf12/2)+g(z2-

8、z1)由于q-△u=w则