石油大学热工学第2章-1-基本概念

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1、第二章热能转换的基本概念和基本定律第一节热能转换的基本概念基本知识点：热力系统、工质平衡状态、状态参数及基本状态参数热力过程、准静态过程、可逆过程功量和热量热力循环一、热力系统、状态与状态参数（一）热力系与工质1.热力系分析热力现象时，根据研究问题的需要和某种研究目的，人为划定的一定范围内的研究对象称为热力系统，简称热力系或系统。外界—热力系以外的物体（有相互作用的）边界—热力系与外界的交界边界的特点可以是真实的，可以是假想的。可以是固定的，可以是运动的；系统与外界通过边界进行物质和能量的交换固定、真实移动的固定、真实假想的5•移动和虚构边

2、界热力系统选取的人为性BTP发电机给水泵过热器只交换功只交换热既交换功也交换热C热量无能量交换电能热力系统的选取，决定于所提出的研究任务。—可以是一群物体、一个物体或物体的某一部分。—可以是很大，也可以很小。但不能小到只含少量分子，以至不能遵守统计平均规律。同一物理现象，由于划分系统的方式不同而成为不同的问题。教材P55习题2-6刚性绝热热力系的分类根据热力系统与外界相互作用情况闭口系——与外界没有物质交换的系统（质量不变，控制质量CM）开口系——与外界有物质交换的系统（通常划在一定的空间范围内，控制体积CV）绝热系统——与外界没有热量交换的

3、系统孤立系统——与外界没有任何能量和物质交换的热力系（一切相互作用均发生在孤立系统内部）非孤立系＋相关外界＝孤立系1234mQW1开口系热力系统1+2闭口系1+2+3绝热闭口系1+2+3+4孤立系10系统及边界示例•汽车发动机开口系统11•汽缸-活塞装置（闭口系统）•喷气式发动机（开口系统）简单可压缩系——热力系由可压缩流体构成，与外界只有热量和一种容积变化功的交换。——最重要的系统容积变化功压缩功膨胀功热源——与外界仅有热量的交换，且有限热量的交换不引起系统温度有较大变化的热力系统。——根据热源温度的高低和作用分为：高温热源（热源）

4、低温热源（冷源）热源冷源例：锅炉炉膛中火焰以及高温烟气等例：大气环境、冷却水等热源的概念—在能量转换过程中与工质有热量交换的物体。高温热源—温度较高的物体，简称热源例如锅炉炉膛中火焰以及高温烟气等低温热源—温度较低的物体，简称冷源例如环境大气、冷却水等—可以是恒温，也可以是变温的.“抽象-简化”热力系统其它分类方式物理化学性质均匀系非均匀系工质种类单元系多元系相态单相多相2.工质定义：用来实现能量相互转换的媒介物质。工质是实现能量转换必不可缺少的内部条件。要求:1）膨胀性2）流动性3）热容量4）稳定安全性5）对环境友善6）价廉，易大量获取物质

5、三态中，气态最适宜。例如：空气、燃气、烟气、水蒸气、氟里昂等都是常用的工质。不同性质的工质对能量转换有直接影响。（二）平衡状态1、热力状态热力系在某一瞬间所呈现的宏观物理状况，简称状态。热力系可以呈现不同的状态，其中具有特别意义的是平衡状态。2、平衡状态定义：在没有外界影响（重力场除外）的条件下，热力系统的宏观性质不随时间而变化的状态。充要条件：系统内部以及系统与外界之间各种不平衡势差的消失是系统建立起平衡状态的充要条件。温差→热量传递温差消失热平衡力差→相对位移力差消失力平衡化学势差→有相变或化学反应化学势差消失化学平衡处于平衡状态的

6、热力系应具有均匀一致的温度、压力等参数，可用确定的压力、温度等宏观的物理量来描述。稳定状态（稳态）均匀状态系统与外界之间（三）状态参数和基本状态参数1、状态参数—用于描述工质所处状态的宏观物理量。—如压力、温度、比体积、比热力学能、比焓、比熵等。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：状态参数的变化只取决于给定的初态与终态，而与中间所经历的一切中间状态或路径无关。3）状态参数的微分特征：全微分点函数1ab2（三）状态参数和基本状态参数1、状态参数—描述热力系状态的宏观物理量。—状态与状态参数的关系：1

7、）状态确定，则状态参数也确定；若状态发生变化，则至少有一种状态参数会随意改变。2）状态参数一旦确定，则状态确定；若状态参数发生变化，表示状态改变。3）状态参数的数值仅决定于系统的状态，而与达到该状态所经历的途径无关。工质的状态参数状态参数的数学特性系统的状态参数是其状态的单值函数。在数学上表现为点函数，其微分是全微分。1积分特征点函数2微分特征全微分12ab状态参数的分类（1）强度量参数—给定状态下，与系统内所含工质的数量无关。—如压力p、温度T等（2）广延量参数—给定状态下，与系统内所含工质的数量有关。—如质量m、容积V、内能U、焓H、熵S

8、—具有可加性（3）比参数—单位质量的广延量参数、具有强度量参数的性质。—用相应的小写字母表示:如比体积v、比热力学能u、比焓h、比熵s2、基本状态参数压力p、温度T