工程热力学1基本概念.ppt

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1、第二章基本概念第一节热力系统第二节热力状态及状态参数第三节热力过程第四节热力循环第一节热力系统一、系统、边界与外界系统：热设备中分离出来作为热力学研究对象的物体。外界：系统之外与系统有关的物体。边界：系统与外界的分界面。边界可以是假想的，也可以是实际存在的，可以是固定的，也可以是移动的。通常用虚线标出。QW图1膨胀中的燃气系统的边界图2流动中的工质系统的边界二、系统的类型1.按系统与外界交换的形式分类系统与外界有三种相互作用形式：质、功、热1）开口系统：系统与外界有物质交换工质流入工质流出QW系统边界图3开口系统稳定流动开

2、口系统不稳定流动开口系统2）闭口系统：系统与外界无物质交换闭口系统具有恒定质量，但具有恒定质量的系统不一定都是闭口系统QW图4膨胀中的燃气系统的边界3）绝热系统：系统与外界没有热量交换冷源QW图5把冷源包括在内的绝热系统4）孤立系统：系统与外界既没有物质交换，也没有热和功的交换图7孤立系统内两物体间的热传递边界系统T2T1QBA一、状态及状态参数状态：热力系统在某一瞬间所处的宏观物理状况状态参数：描述系统宏观特性的物理量第二节热力状态及状态参数二、热力学平衡态1.平衡态：在无外界影响的条件下，如果系统的状态不随时间而变化，

3、则该系统所处的状态称为热力学平衡态。2.系统实现平衡态的条件在不发生化学反应的系统内,如同时满足力学平衡条件和热平衡条件,则系统处于热力学平衡态。三、热力状态参数1.常用状态参数：压力、温度、体积、热力学能、焓和熵。重要特征：1）状态参数的数值由系统的状态唯一确定。三、热力状态参数2）当系统从初态变为终态时,状态参数的变化量,只与系统的初、终状态有关,而与变化的途径无关。状态参数是系统状态的单值函数或点函数,状态参数的微元变量是全微分。这是判断某一参数是否为状态参数的充分和必要条件。功和热量是过程量，不仅与初、终状态参数有

4、关，还与过程有关。2.状态参数分类强度量尺度量压力、温度体积、热力学能、焓、熵基本参数导出参数压力、温度、体积热力学能、焓、熵3.基本状态参数a.压力：系统表面单位面积上的垂直作用力。压力的单位：1N/m2=1Pa(帕）1MPa=106Pa；1bar=105Pa(2)大气压力:Pb标准大气压（atm)：1atm=0.101325MPa3.基本状态参数(3)绝对压力P、表压力Pg、真空度Pv相对压力绝对压力系统真实压力（是状态参数）表压力Pg真空度Pv系统相对与大气压力的数值（不是状态参数）Pg=P–PbPv=Pb–P当Pg

5、>>Pb时，取Pb=0.1MPab.温度：表征物体冷热程度的物理量。(1)热平衡定律(热力学第零定律)两个系统分别与第三个系统处于热平衡,这两个系统彼此之间必定处于热平衡。(2)温标：温度的数值表示法经验温标根据测温物质物性变化作为温标建立在热力学第二定律基础上单位：开尔文（K）热力学温标t(C)=T(K)-273.15比体积：单位质量工质的体积m3/kg密度：单位体积工质的质量kg/m3=1/vc.比体积和密度第三节热力过程热力过程:系统从初始平衡态变化到终了平衡态所经历的全部状态，简称“过程”。一、准静态过程（准平

6、衡过程）图1说明准静态过程用图弛豫时间：恢复平衡所需要的时间第三节热力过程一、准静态过程（准平衡过程）图1说明准静态过程用图弛豫时间：恢复平衡所需要的时间如过程进行的足够缓慢，则封闭系统所经历的每一中间状态足够接近平衡态，这样的过程称为准静态过程。二、可逆过程系统进行了一个过程后，如系统和外界均能恢复到各自的初态，则这样的过程称为可逆过程。可逆过程必定是准静态过程，准静态过程不一定可逆。无任何不可逆因素的准静态过程为可逆过程。三、状态方程和状态参数坐标图p1p2v1v2图4准静态过程在p-v图上的表示vP121.状态方程2

7、.状态参数坐标图其他状态参数坐标图：P-vT-sP-hh-s第四节热力循环工质从初态出发，经过一系列状态变化又回到初态，这种闭合的过程称为循环。可逆循环不可逆循环vP1234正循环（动力循环）1-2-3-4-1逆循环1-4-3-2-1制冷循环热泵循环循环的经济性指标用工作系数来表示动力循环的经济性用循环的热效率来衡量制冷循环的经济性用循环的制冷系数来衡量供热循环的经济性用循环的供热系数来衡量Q1为与高温热源交换的热量，Q2为与低温热源交换的热量