工程热力学 教学课件 作者 杨玉顺01-基本概念.ppt

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1、第一章基本概念1-1热力系热力系-人为的具体指定的热力学研究对象各种各样热动设备的统一称谓选取原则：依据研究任务而定可大可小大要有边小要有界一、热力系外界-热力系之外那些与热力系有直接作用的物体种类：热作用源、作功用源、物质作用源界面-热力系与外界的分界面特征：真假之分、动静之别、能质可传System外界能量流质量流热力系边界二、热力系的类型按热力系内部特征的不同分：单元系、多元系单相系、复相系均匀系、非均匀系按热力系和外界作用情况不同分：闭口系、开口系、绝热系、孤立系特殊的热力系：热源(库)、冷源(库)-具有无限大热容的热力系1-2状态和状态参数状态热力系在指定瞬间所呈现的

2、全部宏观性质的总称状态参数从各个不同方面描写这种宏观状态的物理量一、状态、状态参数压力、比体积、温度、热力学能、焓、熵压力、比体积和温度称为基本状态参数二、常用的六个状态参数1、压力1）压力定义压力是单位面积上承受的垂直作用力：2）气体压力的微观解释气体的大量分子在紊乱的热运动对中容器壁频繁碰撞的结果3）压力的种类绝对压力p大气压力pb表压力pg真空度pv4）各种压力之间的关系pg=p–pbpv=pb-pp=pb+pgp=pb–pv5）压力的测量压力计、真空表、U形管压力计、斜管式、微压计用U形管压力计，其换算关系如下：pg(或pv)=6）压力单位国际单位制(SI)：Pa(帕

3、)1Pa=1N/m2工程中常用：MPa(兆帕)1MPa=106Pa压力单位的换算关系:1atm=760mmHg=1.03323at=1.01325bar=0.01325MPa1at=735.559mmHg=0.967841atm=0.980665bar=0.0980665MPa表1-1某些其他压力单位与SI压力单位的换算关系单位名称单位符号换算关系MPa1MPa=106Pa标准大气压atm1atm=101325Pa工程大气压(公斤力每平方厘米)at(kgf/cm2)1at=1kgf/cm2=98066.5Pa毫米汞柱(0。C)mmHg1mmHg=133.3224Pa毫米水柱(

4、4。C)mmH2O1mmH2O=9.80665Pa2、比体积比体积是单位质量的物质所占有的体积：比体积的倒数称为密度(ρ)。密度是单位体积的物质所具有的质量:比体积的单位m3/kg；密度的单位kg/m33、温度温度表示物体的冷热程度气体温度表示分子平均移动能SI:热力学温标，开尔文温标或绝对温标,用T表示，单位为K(开)；摄氏(百度)温标，用t表示，单位为。C(摄氏度)换算关系:t=T–T0式中T0=273.15K4、热力学能热力学能组成热力系的大量微观粒子本身具有的能量(不包括热力系宏观运动的能量和外场作用的能量)热力学能包括：分子动能、分子位能、分子化学能、原子能等在工程

5、热力学中通常只考虑前两种对于气体，分子动能包括分子的移动能、转动能和分子内部的振动能单位质量物质的热力学能称为比热力学能（有时简称为热力学能）国际单位制：J或J/kg工程单位制：kcal或cal/kg1kcal=4186.8J=4.1868kJ5、焓焓是一个组合的状态参数：单位质量物质的焓称为比焓（有时简称为焓）：国际单位制：J或J/kg工程单位制：kcal，比焓的单位是kcal/kg工程单位制中pV乘积的单位是功kgf.m功和热量单位kcal之间的换算关系在工程单位制中焓和比焓的定义式应写为：6、熵熵是一个导出的状态参数对简单可压缩均匀系,它可以由其它状参数按下列关系式导出

6、：单位质量的物质的熵称为比熵(有时简称为熵)：国际单位制：J/K或J/(kg.K)工程单位制：kcal或kcal/(kg.K)状态参数特性状态参数是热力系状态的单值函数状态参数的值仅取决于给定的状态,而与达到这一状态的途径无关状态参数的这一特性在数学上的表现是它是点函数,它的微分是全微分,全微分的循环积分等于零1-3平衡状态一、平衡状态的实例1、生活中平衡的实例行人走在独木桥上的平衡交易者货物与秤砣的平衡拔河比赛甲乙双方拉力的平衡演示2、热工学中平衡的实例热平衡演示2、热工学中平衡的实例力平衡演示相平衡演示2、热工学中平衡的实例二、平衡状态定义平衡状态是热力系在没有外界作用的

7、情况下宏观性质不随时间变化的状态平衡状态是宏观状态中一种重要的特殊情况演示三、平衡状态与稳定状态区别平衡状态宏观性质不随时间变化没有外界作用-宏观静态稳定状态宏观性质不随时间变化定有外界作用-宏观动态平衡必定是稳定的,稳定未必平衡四、平衡状态与均匀状态区别平衡状态强调宏观性质的时间特性-各时刻宏观性质一样均匀状态强调宏观性质的空间特性-各空间宏观性质一样平衡状态未必是均匀的,均匀状态未必是平衡的单相流体(气体、液体)当忽略重力场作用时,平衡即稳定,稳定即平衡任何热力系原来平衡状态，而又没有外界的作用，它