工程热力学课件第1章 基本概念 .ppt

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1、第一章基本概念§1.1热力系统热力系统(热力系、系统)：把物体中相互联系的一部分或全部人为地分割开来，作为热力学研究对象。外界：系统以外的所有物质1、热力系统边界(界面)：系统与外界的分界面系统与外界的作用都通过边界系统外界边界热力系统选取的人为性锅炉汽轮机发电机给水泵凝汽器过热器注：选择不同的系统，只影响问题分析的难易，不会影响分析结果。只交换功既交换功也交换热只交换热边界特性2、可以是真实的，也可以是虚构的1、可以是固定的，也可以是活动汽缸活塞系统管道中的流体流动热力系统分类（1）按系统与外界的质量m交换分（2）按能

2、量交换情况，分为：开口系：有m交换闭口系：无m交换绝热系：无热量交换孤立系：无任何质量、能量交换简单可压缩系：只交换热量和一种形式的功1、孤立系统一定是绝热系统，对吗？Why?2、闭口绝热系统一定是孤立系统。热力系统其它分类方式其它分类按物理化学性质分：均匀系非均匀系按工质种类分：多元系单元系按相态分：多相单相§1.2热力状态状态：某一瞬间系统所呈现的宏观状况状态参数：描述系统所处状态的宏观物理量基本状态参数：可直接测量的参数，如：P,v,T导出状态参数：不易测量，但可用公式计算得到的参数，如u,h,s1.2.1状态及状

3、态参数基本状态参数（压力p、温度T、比容v）1、压力p物理中压强，单位:Pa,N/m2常用单位：1bar=105Pa1MPa=106Pa1atm=760mmHg=1.013105Pa1mmHg=133.3Pa1at=735.6mmHg=9.80665104Pa绝对压力P：气体的真实压力绝对压力、表压、真空度相对压力（表压力Pg、真空度Pv）：压力计显示的压力问：一个密闭、绝热的气体储罐，其上压力表的读数可能变化吗？注意：只有绝对压力才能代表工质的状态参数！若大气压用Pb表示，则：P=Pb+Pg；P=Pb-Pv例题：例

4、1：环境压力为0.1MPa，表B的读数为0.2MPa，表C的读数为0.05MPa，问：表A的读数为多少？例2：当地大气压为100kPa，容器A上压力表读数为0.8MPa，容器B上真空表读数为30kPa，则容器A内的绝压为MPa，容器B的真空度为kPa。2、温度T宏观：系统热力平衡状况时冷热程度的物理量微观：是大量分子热运动强烈程度的量度T0.5mw2（1）T的一般定义（2）温度的热力学定义热力学第零定律（R.W.Fowler）：如两个物体分别和第三个物体处于热平衡，则它们彼此之间也必然处于热平衡。温度测量的理论基础温度

5、的热力学定义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温度的测量温度计物质（水银，酒精，铂电阻）特性（体积膨胀，阻值）基准点刻度温标常用温标绝对K摄氏℃华氏F朗肯R100373.150.01273.160273.15-17.80-273.15212671.6737.8100032-459.670459.67491.67冰熔点水三相点盐水沸点发烧水沸点559.67温标的换算选择题：－40℃与－40F的关系为：A.＜B.＝

6、C.＞D.不确定比容v［m3/kg]工质聚集的疏密程度物理上常用密度［kg/m3]1.2.2状态参数的特性（1）状态确定，则状态参数也确定；反之亦然（2）积分特征：状态参数在数学上为点函数、态函数系统经历一个循环后，状态参数的变化量为零。从一个状态到另一个状态:状态参数的变化量只与初终态有关，而与路径无关；12ab（3）状态参数的微分特征Z存在全微分：设z=z(x,y)Z为状态参数的充要条件：强度参数与广延参数强度参数：与物质的量无关的参数，如压力p、温度T广延参数：与物质的量有关的参数可加性如质量m、容积V、内能U

7、、焓H、熵S比参数：比容比内能比焓比熵单位：/kg/kmol具有强度量的性质1.2.3平衡状态1、定义：在不受外界影响的条件下（重力场除外），如果系统的状态参数不随时间变化，则该系统处于平衡状态。温差—热不平衡势差压差、力差—力不平衡势差化学位—化学不平衡势差实现热力平衡的条件：不存在不平衡势差即：热平衡、力平衡、相平衡、化学平衡平衡与稳定稳定：参数不随时间变化稳定，但存在不平衡势差(温差)若去掉外界影响（两恒温热源），则状态变化稳定不一定平衡，但平衡一定稳定平衡与均匀平衡：时间上均匀：空间上平衡不一定均匀，但均匀一定平

8、衡对于单相，平衡态则一定是均匀的为什么引入平衡概念？如果系统平衡，则可用一组确切的状态参数描述系统所处的状态。如果系统不平衡，则不能！工程热力学研究的正是这种平衡状态。§1.2.4状态方程、坐标图平衡状态可用一组状态参数描述其状态No!想确切描述某个热力系，是否需要所有状态参数？相律：描述一个系统所需独立变量(自由度