工程热力学第一章—基本概念.ppt

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1、基本概念1.1热力系统1.热力系统（热力系、系统、体系）的定义：人为分割出来作为热力学分析对象的有限物质系统叫做热力系统。2.系统、外界与边界外界：系统以外的所有物质。边界（界面、控制面）：系统与外界的分界面。系统与外界通过边界交换能量和质量。热力系统举例●热力系统的分类◆与外界是否有物质交换★闭口系统（闭系、封闭系统、控制质量系统）；★开口系统（开系、敞开系统、控制体积系统）。开系和闭系在一定条件下可互相转化，主要取决于分析问题的需要和方便。开系与闭系的转化●热力系统的分类◆与外界是否有能量交换★简单热力系统；★绝热系统；

2、★孤立系统。孤立系统一定是闭口系统，也一定是绝热系统。●热力系统的分类◆系统内物质组成的特征★单组分系统：工质只由单一组分的物质组成★多组分系统：工质由多种不同组分的物质组成●热力系统的分类◆系统内工质的相态★均匀系统；★单相系统；★多相系统。均匀系统一定是单相系统。1.2热力状态1.2.1状态及状态参数●定义◆某一瞬间热力系统所呈现的宏观状况称为系统的状态。◆描述系统所处状态的宏观物理量称为状态参数。状态参数的分类★基本状态参数：可以直接测量的状态参数。如压力p、温度T、比体积v。★导出状态参数：由基本状态参数间接求得的参数。

3、如内能U、焓H、熵S等。1.压力●压力的定义◆沿垂直方向作用在单位面积上的力称为压力（即物理中压强）。◆对于容器内的气态工质来说，压力是大量气体分子作不规则运动时对器壁单位面积撞击作用力的宏观统计结果。◆压力的方向总是垂直于容器内壁。压力的单位压力的单位是N/m2，符号是帕（Pa）常用压力单位的换算见附表1（222页）1atm=760mmHg=1.013105Pa1at=1kgf/cm2=9.8067104Pa1MPa=106Pa＝103kPa＝10bar压力的表示方法◆绝对压力（p）、表压力（pg）、真空度（pv）◆绝对

4、压力p、表压力pg、真空度pv、大气压力pb的关系pg=p-pbpv=pb-p只有绝对压力p才是系统的状态参数。例1：已知甲醇合成塔上压力表的读数为150kgf/cm2，这时车间内气压计上的读数为780mmHg。试求合成塔内绝对压力等于多少kPa？例2：在通风机吸气管上用U型管压力计测出的压力为300mmH2O，这时气压计上的读数750mmHg。试：（1）求吸气管内气体的绝对压力等于多少kPa？（2）若吸气管内的气体压力不变，而大气压下降至735mmHg，这时U型管压力计的读数等于多少？例3：某容器被一刚性壁分成两部

5、分，在容器的不同部位安装有压力计，如图所示。压力表A、C位于大气环境中，B位于室Ⅱ中。设大气压力为97kPa：（1）若压力表B、表C的读数分别为75kPa、0.11MPa，试确定压力表A上的读数及容器两部分内气体的绝对压力；（2）若表C为真空计，读数为24kPa，压力表B的读数为36kPa，试问表A是什么表？读数是多少？2.温度◆传统：温度是物体冷热程度的标志。◆微观：温度是衡量分子平均动能的量度。T0.5mc2T=00.5mc2=0分子一切运动停止，零动能。●热力学第零定律◆热平衡：不同物体的冷热程度相同，则它

6、们处于热平衡。◆热力学第零定律（热力学中的一个基本实验结果）：若两个热力系分别与第三个热力系处于热平衡，那么这两个热力系也处于热平衡。温度测量的理论基础B相当于温度计●为什么叫做热力学第零定律热力学第零定律1931年T热力学第一定律18401850年E热力学第二定律18541855年S热力学第三定律1906年S基准●温度的热力学定义★由热力学第零定律可以推断：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。★热力学第零定律

7、给出了比较温度的方法。●温标◆摄氏温标t（单位℃）◆华氏温标t（单位℉）◆热力学温标T（单位K）◆朗肯温标T（单位°R）摄氏温标和热力学温标摄氏温标规定，标准大气压下纯水的冰点温度为0℃，沸点温度为100℃，两定点的温度，按温度与测量物质的某种物理量（如液柱体积、金属电阻等）的线性关系确定。热力学温标是与测温物质无关的温标，它选取水的三相点的温度为273.16K，定义1K的温度间隔等于水的三相点热力学温度的1/273.16。●常用温标之间的关系0.01绝对K摄氏℃华氏℉朗肯°R100373.15273.160-17.80-27

8、3.15212671.6737.810032-459.670459.67491.67冰熔点水三相点盐水熔点水沸点559.67273.15发烧0●温标之间的换算关系：3.比体积（比容）●比容：单位质量物质所占的容积m3/kg●密度：单位容积所含的物质质量kg/m3