工程熱力學(xué)知識(shí)點(diǎn)電子版

1、第一章1. 概念 熱力系：把研究對象從周圍事物中分割出來，研究他與周圍事物之間的能量與物質(zhì)傳 遞。開口系：與外界有物質(zhì)交換的系統(tǒng)，或者說有物質(zhì)穿過邊界的系統(tǒng)。 閉口系：與外界無物質(zhì)交換的系統(tǒng)，或者說無物質(zhì)穿過邊界的系統(tǒng)。 絕熱系：與外界無熱量交換的系統(tǒng)。孤立系：與外界既無能量交換又無質(zhì)量交換的系統(tǒng)。 簡單可壓縮系統(tǒng)：熱力系由可壓縮流體構(gòu)成，與外界只有可逆體積變化功（可逆過程 的膨脹功或壓縮功）的交換系統(tǒng)。平衡狀態(tài)：在沒有外界影響的條件下，熱力系的宏觀性質(zhì)不隨時(shí)間變化而變化的狀態(tài) 條件：具備熱平衡和力平衡，有化學(xué)反應(yīng)的系統(tǒng)同時(shí)還應(yīng)具備化學(xué)平衡。狀態(tài)參數(shù)及分類：用來描述系統(tǒng)狀態(tài)的宏觀物理量稱為狀態(tài)

2、參數(shù)。 分類：壓力（ P）、溫度（ T）、比體積（ v）、熱力學(xué)能（ U）、焓（ H）、和熵（ s） 熱力過程：熱力系從一個(gè)狀態(tài)變化到另一個(gè)狀態(tài)所經(jīng)歷的全部狀態(tài)稱為熱力過程。 準(zhǔn)平衡過程：由一系列非常接近平衡狀態(tài)的狀態(tài)所組成的過程稱為準(zhǔn)平衡過程?？赡孢^程： 當(dāng)系統(tǒng)完成某一過程后， 如果系統(tǒng)沒原路徑逆行而回復(fù)到原來狀態(tài)， 同時(shí)外 界也隨之回復(fù)到原來狀態(tài)，而不留下任何變化，則稱為可逆過程。熱力循環(huán)： 工質(zhì)從某一初始狀態(tài)出發(fā)， 經(jīng)歷一系列狀態(tài)變化后， 又回到初始狀態(tài)的封閉 熱力過程稱為熱力循環(huán)。2. 狀態(tài)量與過程量的區(qū)別以及分別有哪些 區(qū)別：過程量是指一個(gè)量的變化量狀態(tài)量是在某一時(shí)刻的量過程量：功、

3、熱量 狀態(tài)量：壓力、溫度、比體積、熱力學(xué)能、焓、熵3. 習(xí)題1-3 解：PAP1Pb0.1013MPa0.294MPa0.395MPaPAPBP2PBPAP20.39153MPa0.04MPaO.3553MPaP3PBPb0.3553MPa0.1.13MPa0.254MPa氣壓表的值為 0.254 MP a1- 5 解：(1)1h產(chǎn)生的電能E P t 5.5 104 103 3 103 3600 1.98 1011J1h消耗煤的能量Q G Q1 19.5 103 3 104 103 5.85 1011J 發(fā)電廠熱效率1.98 1011 100% 82.5%5.85 1011(2)Q1Q1D q

4、 180 103 2680 103 4.8244.824 101111 100% 82.5%5.85 10111011J1- 6 解：W Q 1 - Q 25.110 3 J-1.510 3 JQ21.510 3制冷系數(shù)23100%W3.610 31s時(shí)Q 1 5 .1 10 3 J， Q 2 1.5 10 3 J3 .6 10 3 J71 .4%第二章1. 熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)是什么表達(dá)式有哪些 實(shí)質(zhì)：能量守恒與轉(zhuǎn)換定律用于能量和其他能量形態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系時(shí)的表達(dá)。 表達(dá)式：閉口系統(tǒng)： Q= U+W微元過程： Q=du+ w可逆過程du updv12 pdvq du w對于單位質(zhì)量工質(zhì) q u w

5、q du pdv對于單質(zhì)可逆 2q u 1pdv比焓 h=u+pv穩(wěn)定流動(dòng)能量方程：Q H 2 H1 12 mC2f Cf21 mg Z2 Z1Q H W開口系統(tǒng)技術(shù)功q h wtQ dH W微元過程q dh wt2. 系統(tǒng)內(nèi)部存儲(chǔ)能都包括那些能量（ 1）、 分子熱運(yùn)動(dòng)形成的內(nèi)動(dòng)能，包括分子的移動(dòng)動(dòng)能、轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能以及分子中原子的振 動(dòng)動(dòng)能。（ 2）、分子間相互作用力形成的內(nèi)位能。（ 3）、構(gòu)成分子的化學(xué)能和構(gòu)成原子的原子能。3. 技術(shù)功由什么組成2Wt 12 m c2f mg z WS4. 焓的定義式H=U+pV流動(dòng)功的意義： wf=pv 流動(dòng)功是由泵或風(fēng)機(jī)加給被輸送工質(zhì)并隨工質(zhì)流動(dòng)向前傳遞的一

6、種能量，非工質(zhì) 本身具有的能量。5. 開口系統(tǒng)穩(wěn)定流動(dòng)能量方程式及應(yīng)用Q H 12 m c2f mg z WS12單位質(zhì)量工質(zhì)： q h 12 c f g z wS2- 4 解：Q U W W Q U 50J 84J 34J 此過程為壓縮過程，外 界對氣體做功 34 J2- 6 解：U12U2U 1 20KJU 32 U 2U 3 0KJU31U1U320KJQ12U12W12U31W31W1210J,W315JQ31Q23U23 W23W2330KJW510 3015KJ2-7 解：21 .氣體做功 Wpdv 0.3 103 0.07 21KJ2 .氣體放熱 Q U W 60 21 39KJ

7、3 .等壓過程Q h 39KJ定容過程：2膨脹功 W pdv 0膨脹功W 1 2pdv 0 技術(shù)功 wtpdv v p1 p2熱量 q u定壓過程：2w pdv p (v2 v1) Rg(T2 T1)1 2 2 1 2 1 wtvdp 0q h2 h12. 熟練掌握理想氣體四個(gè)基本熱力過程功量和熱量的計(jì)算1. 焓變的計(jì)算公式：第三章ds q du pdvds T T理想氣體： du CvdT , dh CpdT, Pv RgTdT ds CvTdT ds CpTdvRgvdpRgp邁耶公式： C PCvRgCP 比熱容：CPq p dhdT dTrRg , Cv r11r1RgwRgT lnv

8、v12 RgT lnp1p2wt2vd1RgT ln pp12wqw wtRgTln vv21RgT lnp1p2wCv(T1T2) Rg2 k 1(T1 T2)1 ( p1v1 p2v2) k1wtCp(T1T2)k2 k 1( p1v1p2v2)q0定溫過程：絕熱過程：3. 習(xí)題3- 8 解：（1）.Cp,m 27R 7 8.73145 J（ mol k） 29.1J （mol k） sm C p,m ln T R ln P 22.56 J （ mol k） S n sm 22. 56 J kTP（2）. S Cv ln T2 Rg ln P2 0.356KJu Cv T 78.87KJh

9、 Cp T 110.44 KJ3- 9 解：1).定溫過程U0 h0Pv RgT由 S Rg ln PP1S 1.923KJ / KVvmw RgT ln vv2 RgT ln PP1 1.1 103 KJ（2）.定壓過程u Cv T 122.6KJh Cp T 171.684 KJS Cpln TT10.356KJ / Kw Rg（T2 T1） 49 KJ（3）.定容過程4u Cv T 4.1 10 4 KJ3h Cp T 0.57 10 3 KJw03-10 解：在定壓過程中發(fā)生可知W Rg（T2 T1） u Cv T S Cpln TT21 q u wu 7.49 KJS 0.0356K

10、J q 10.49KJ第四章1. 熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)與表述 實(shí)質(zhì)：自然界中牽涉到熱現(xiàn)象的一切過程總是自發(fā)的朝一個(gè)方向進(jìn)行，而不能自發(fā)反向進(jìn)行，這就是熱過程的方向性與不可逆性。自發(fā)過程都是不可逆的。1) . 表述： 克勞修斯：不可能把熱量從低溫物體傳至高溫物體而不引起其他變化。開爾文：不可能從單一熱源取熱，并使之完全轉(zhuǎn)化為功而不引起其他變化。2) . 卡諾循環(huán)：卡諾循環(huán)由兩個(gè)可逆定溫過程和兩個(gè)可逆絕熱過程組成。 卡諾定理： 定理一： 在同溫?zé)嵩磁c同溫冷源之間工作的一切可逆熱機(jī)， 其熱效率均相等， 與工 質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)。定理二： 在同溫?zé)嵩磁c同溫冷源之間工作的一切不可逆熱機(jī)的熱效率，都小于可逆熱機(jī)

11、的熱效率。3) . 孤立系熵增原理：在孤立系內(nèi)，一切實(shí)際過程(均不可逆過程)都朝著使系統(tǒng)熵增加的方向進(jìn)行，或而任何使系統(tǒng)熵減少的過程是不可能發(fā)者在極限的情況下 (可逆過程) 維持系統(tǒng)的熵不變， 生的，這一原理稱為孤立系熵增原理。2. 公式推導(dǎo)1). 熵的定義式的導(dǎo)出：1 q2 1 T2q1 q2q1 T1T1 T2取代數(shù)值q1T1q2T20 微元q1T1Tq22 0取積分q1q201-A 2T11-B 2 T2qq01-A 2T 1-B 2 Tq0T熵 S表示： dsqredSQreTT2). 克勞修斯不定式的導(dǎo)出1 q2 1 T2q1q2q1T1T1T2取代數(shù)值q1q2對整個(gè)積分 q1 2

12、0 0 T1T2T3. 公式及計(jì)算a) 熱力學(xué)第二定律的表達(dá)式1).q 0 2). ds q 3).TTdsiso dsg 0siso sg 0b) 判斷某一熱機(jī)是否存在Q2Q2WR1 WR2c）判斷某一過程（可逆）是否能夠發(fā)生；是否可逆 q 0 ds Q TT4. 習(xí)題4- 1 解：1) .卡諾循環(huán)的熱效率t,c 1 T2 1 40 273 0.642t,cT1600 2732) .W Q t,c 500 0.642 321JW 321 卡諾循環(huán)產(chǎn)生的功率 P W 321 0.089w t 36003) .T12.273T1 T2卡諾循環(huán)每秒鐘排向冷源的熱量 Q W729.701J第五章1.（ 1）飽和溫度與壓力的關(guān)系（ 2）水的定壓加熱產(chǎn)生蒸汽過程分析（ 3）不同壓力下水蒸 氣產(chǎn)生過程在 P-V， T-S圖上的表示形式（ 4）焓熵圖上各個(gè)線段的走向（ 5）正常情況下露 點(diǎn)溫度，干球溫度，濕球溫度之間的大小關(guān)系（6 ）焓濕圖（ 7）飽和壓力 Ps，飽和溫度 Tsa2s1）2）3）4）干度露點(diǎn)：水蒸氣的狀態(tài)按 pv定壓線 a-c變化，直至 c 點(diǎn)達(dá)到飽和狀態(tài)， c稱為露點(diǎn) 含濕量：在含有 1kg 干空氣的濕空氣中，所含有水蒸氣的質(zhì)量稱為濕空氣的含濕量。 絕對濕度：每立方米濕空氣中所含有的水蒸氣質(zhì)量稱為濕空氣的絕對濕度。（5）相對濕度： 濕空氣的絕對濕度 pv與同溫度下