第五章热力学基本概念ppt课件.ppt

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1、流体力学建筑与环境工程系第五章热力学基本概念1、理解工质、热力系的定义，掌握热力系的分类。2、理解热力状态和状态参数的定义；掌握状态参数的特征、分类，基本状态参数的物理意义和单位；3、掌握平衡状态的物理意义及实现条件。4、了解状态方程式及参数坐标图的物理意义及作用。5、理解热力过程、热力循环的概念。6、了解理想气体的概念，比热容的计算。7、理解理想气体混合物的基本定律。学习要求第五章热力学基本概念§5.1工质和热力系§5.2平衡状态和热力过程§5.3理想气体§5.1工质和热力系一、工质1、概念——实现热能与机械能相互传递与转换的媒介物质。2.工质

2、特性:可压缩、易膨胀、易流动3、工质的选择——热力学中热能与机械能之间的相互转换是通过物质的体积变化来实现的，常选气态物质作为工质。4、常用工质——热机循环中:水蒸气、空气、燃气；制冷循环、热泵循环中:氨、氟里昂给水泵锅炉汽机轮凝汽器过热器二、热力系（一）热力系的概念1、热力系——在工程热力学中，通常选取一定的工质或空间作为研究的对象，并将之人为划分出来,称为热力系统，简称热力系或系统。可为真实的物质、设备或假想的热力学模型2、外界——与热力系相互作用的周围物体。3、边界——热力系与外界之间的分界面。可实际存在,亦可假想;可固定不动,亦可移动或变

3、形热力系高温热源吸热Q1热机作功W机械能放热Q2低温热源给水泵锅炉汽机轮凝汽器过热器外界与边界活塞气缸汽轮机（二）热力系的分类1、根据热力系与外界进行物质交换的情况闭口热力系——热力系与外界无物质交换与外界有能量传递,无物质交换的系统。系统的质量恒定不变。边界活塞气缸（二）热力系的分类1、根据热力系与外界进行物质交换的情况开口热力系——热力系与外界有物质交换。与外界有能量、物质交换的系统。系统的容积始终保持变。变质量热力系，控制体积热力系汽轮机边界叶轮11进口22出口（二）热力系的分类2、根据热力系与外界的能量和物质交换绝热系——热力系与外界无热

4、量交换孤立热力系——与外界既无能量（功、热量）交换又无物质交换的系统，简称为“孤立系”。边界活塞气缸1234mQW1开口系热力系统分类非孤立系＋相关外界＝孤立系1+2闭口系1+2+3绝热闭口系1+2+3+4孤立系特殊热力系如:热源本身热容量很大，且在放出或吸收有限量热量时自身温度及其它热力学参数没有明显变化的物体。提供热量的热源称为高温热源；吸收热量的热源称为低温热源。高温热源吸热Q1热机作功W机械能放热Q2低温热源热力系统其它分类方式其它分类方式物理化学性质均匀系非均匀系工质种类多元系单元系相态多相单相简单可压缩系统最重要的系统简单可

5、压缩系统只交换热量和一种准静态的容积变化功容积变化功压缩功膨胀功（三）热力系的描述工质在进行热量传递和能量转换的过程中,其状态不断发生变化．低温液态过热蒸汽锅炉汽机轮凝汽器（三）热力系的描述1、热力状态——工质在某一瞬间所呈现的宏观物理状况称为工质的热力状态，简称状态。2、状态参数——描述工质热力状态的宏观的物理量。状态确定，则状态参数也确定，反之亦然状态参数的积分特征：状态参数的变化量与路径无关，只与初终态有关状态参数分类—广延量；强度量系统两个状态相同的充要条件：所有状参一一对应相等简单可压缩系：两个独立的状态参数对应相等状态参数的积分特征状

6、态参数变化量与路径无关，只与初终态有关。12ab例：温度变化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、焓H、熵S比参数：比容比内能比焓比熵单位：/kg/kmol具有强度量的性质强度量与广延量速度动能高度位能内能温度应力摩尔数（强）（强）（强）（强）（广）（广）（广）（广）3、常用状态参数（1）基本状态参数温度（T）压力（p）比体积（v）（2）导出状态参数热力学能（U）焓（H）熵（S）热力学第零定律热力学第零定律（R.W.Fowler）如果两个系统分别与第三个系统

7、处于热平衡，则两个系统彼此必然处于热平衡。温度测量的理论基础B温度计温度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，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F100373.150.01273.160273.15-17.80-273.1521237.8100032-459.67冰熔点水三相点盐水熔点发烧水沸点温标的换算§5.2平衡状态和热力过程一、平衡状态（一）平衡状态——在不受外界

8、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—热不平衡势压差—力不平衡势化学反应—化学不平衡势