工程热力学绪论、第一章.ppt

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1、工程热力学绪论一、能源及热能利用用来产生各种所需能量的自然资源称为能源。一次能源：风、水力、太阳、地热二次能源：热能、机械、电能源的利用过程实质上是能源的传递和转换过程。热能的利用：热利用、热能的动力利用。热能的利用热能的利用二、工程热力学的研究对象和主要内容工程热力学属于应用科学的范畴，从工程的观点出发，研究物质的热力性质、能量转换以及热能的直接利用等问题。主要内容包括：基本理论以及基本理论的应用基本理论：第零定律、第一定律、第二定律基本理论的应用：动力循环、制冷循环、湿空气、压缩机、喷管等三、热力学的研究方法宏观法微观法第一

2、章基本概念第一节热力系统一、系统、边界与外界1、系统：用边界将讨论的对象区分出来的部分2、外界：分割系统与外界的分界面3、边界：固定、运动、虚设热力系统边界可变形系统二、闭口系统与开口系统1、闭口系统没有物质交换而只能能量交换（没有物质穿过边界）特性：传热与功2、开口系统不仅有能量交换而且有物质交换（有物质流穿过边界）特性：传热与功+流进、出时各部分能量三、绝热系统和孤立系统1、绝热系统：与外界无热量传递的系统2、孤立系统：与外界既无能量又无物质交换的系统孤立系统表示图在一个图中表示各系统四、系统的内部状况1、热源系统：提供热能

3、的物质或能量2、功源系统：提供机械功的物质或能量3、质源系统：提供质量的物质或能量4、单相系：物质、化学性质都均匀一致（固、液、气）5、单元或多元系统单元：一种化学成分组成的系统多元：两种以上的不同化学成分组成6、均匀或非均匀系统系统中化学、物理性质处处均匀一致的系统第二节工质的热力状态及其基本状态参数一、状态与状态参数描述工质状态特征的各种物理量称为工质的状态参数。常见状态参数：温度（T）、压力（p）、比容（）、密度（）、内能（u）、焓（h）、熵（s）、火用（ex）、自由能（f）、自由焓（g）等二、基本参数1、温度物体冷热程度

4、的标志理想气体热力学温度与分子平移动能的关系式：热力学温度规定，纯水三相点温度为基本定点，并指定为273.16K摄氏温标与热力学温标：t=T-273.152、压力气体分子不规则的热运动-分子之间不断相互碰撞-同时也使气体分子不断地和容器壁（即边界面）碰撞-大量分子碰撞器壁的总结果-气体对器壁的压力作用与单位面积上的压力与分子浓度及分子平移运动平均动能之间的关系式：压力的宏观定义：p=F/f压力的单位国际单位制:SI规定压力单位为帕斯卡（Pa），1Pa=1N/m2工程单位：巴（bar）、标准大气压（atm）、工程大气压（at）、毫

5、米水柱（mmH2O）、毫米汞柱（mmHg）相对压力和绝对压力压力间的关系：当p＞B时，当p＜B时，其中B——当地大气压力——高于当地大气压时的相对压力，称表压力H——低于当地大气压力时的相对压力，称为真空值比容和密度比容：密度：两者关系：三、强度性参数和广延性参数1、强度性参数：T、p等与质量多少无关，没有可加性的参数值。2、广延性参数：V、U、H、S等参数，与质量有关，具有可加性。第三节平衡状态、状态公理及状态方程一、平衡状态如果不受外界影响的条件下，系统的状态能够始终保持不变，则系统的这种状态称为平衡状态。二、状态公理确定纯

6、物质系统平衡状态的独立参数=n+1其中n表示传递可逆功的形式，加1表示能量传递中的热量传递三、状态方程建立温度、压力、比容这三个基本状态参数之间的函数关系。而用p-v图来确定工质状态。第四节准静态过程与可逆过程一、准静态过程整个过程可以看作由一系列非常接近平衡态的状态所组成（势差足够小，变化足够慢）准静态过程非准静态过程二、可逆过程当系统进行正、反两个过程后，系统与外界均能完全回复到初始状态，这样的过程称为可逆过程。实施条件：1、是准平衡过程2、过程没有势差3、过程没有耗散效应可逆过程要求系统与外界随时保持力平衡和热平衡，没有耗

7、散效应和任何能量的不可逆损失准静态过程仅要求系统内部的力平衡和热平衡，系统与外界之间可有不平衡势差和耗散现象可逆过程必然是准静态过程，而准静态过程未必是可逆过程三、可逆过程的膨胀功（容积功）热转换为机械功必须依靠工质的膨胀。由于系统容积变化而通过截面向外界传递的机械功称为膨胀功，也称容积功。系统容积增大，则系统对外界做膨胀功，视为正功；系统容积减小，则外界对系统做压缩功，视为负功。功=力×距离，若f是活塞的截面积，则F=pf。于是单位质量工质在微元热力过程中克服外力所做的功为：可逆过程1-2的膨胀功为：四、可逆过程的热量热量计算

8、公式：在右图中1-2传递的热量：系统吸热：q＞0系统放热：q＜0系统绝热：q=0第五节热力循环工质从某一初始态开始，经历一系列状态变化，最后又回复到初始状态的全部过程称为热力循环。一、正循环循环热效率总是小于1二、逆循环主要应用于制冷装置和热泵。制冷系数：供热系