工程熱力學第六版素材第一章 基本概念

第一章基本概念本章要求：掌握熱力系統(tǒng)、熱力平衡狀態(tài)、熱力過程和熱力循環(huán)的概念，掌握溫度、壓力、比容的物理意義，掌握狀態(tài)參數(shù)的數(shù)學特征?；靖拍顭崃ο到y(tǒng)：用界面將所要研究的對象與周圍環(huán)境分隔開來，這種人為分隔的研究對象，稱為熱力系統(tǒng)，簡稱系統(tǒng)。邊界：分隔系統(tǒng)與外界的分界面，稱為邊界。外界：邊界以外與系統(tǒng)相互作用的物體，稱為外界或環(huán)境。閉口系統(tǒng)：沒有物質(zhì)穿過邊界的系統(tǒng)稱為閉口系統(tǒng)，也稱控制質(zhì)量。開口系統(tǒng)：有物質(zhì)流穿過邊界的系統(tǒng)稱為開口系統(tǒng)，又稱控制體積，簡稱控制體，其界面稱為控制界面。絕熱系統(tǒng)：系統(tǒng)與外界之間沒有熱量傳遞，稱為絕熱系統(tǒng)。孤立系統(tǒng)：系統(tǒng)與外界之間不發(fā)生任何能量傳遞和物質(zhì)交換，稱為孤立系統(tǒng)。單相系：系統(tǒng)中工質(zhì)的物理、化學性質(zhì)都均勻一致的系統(tǒng)稱為單相系。復(fù)相系：由兩個相以上組成的系統(tǒng)稱為復(fù)相系，如固、液、氣組成的三相系統(tǒng)。單元系：由一種化學成分組成的系統(tǒng)稱為單元系。多元系：由兩種以上不同化學成分組成的系統(tǒng)稱為多元系。均勻系：成分和相在整個系統(tǒng)空間呈均勻分布的為均勻系。非均勻系：成分和相在整個系統(tǒng)空間呈非均勻分布，稱非均勻系。熱力狀態(tài)：系統(tǒng)中某瞬間表現(xiàn)的工質(zhì)熱力性質(zhì)的總狀況，稱為工質(zhì)的熱力狀態(tài)，簡稱為狀態(tài)。平衡狀態(tài)：系統(tǒng)在不受外界影響的條件下，如果宏觀熱力性質(zhì)不隨時間而變化，系統(tǒng)內(nèi)外同時建立了熱的和力的平衡，這時系統(tǒng)的狀態(tài)稱為熱力平衡狀態(tài)，簡稱為平衡狀態(tài)。狀態(tài)參數(shù)：描述工質(zhì)狀態(tài)特性的各種物理量稱為工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)。如溫度（T）、壓力（P）、比容（u）或密度（P）、內(nèi)能3）、焓0）、熵怎）、自由能偵）、自由焓（g）等?；緺顟B(tài)參數(shù)：在工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)中，其中溫度、壓力、比容或密度可以直接或間接地用儀表測量出來，稱為基本狀態(tài)參數(shù)。溫度：是描述系統(tǒng)熱力平衡狀況時冷熱程度的物理量，其物理實質(zhì)是物質(zhì)內(nèi)部大量微觀分子熱運動的強弱程度的宏觀反映。熱力學第零定律：如兩個物體分別和第三個物體處于熱平衡，則它們彼此之間也必然處于熱平衡。壓力：垂直作用于器壁單位面積上的力，稱為壓力，也稱壓強。相對壓力：相對于大氣環(huán)境所測得的壓力。如工程上常用測壓儀表測定系統(tǒng)中工質(zhì)的壓力即為相對壓力。比容：單位質(zhì)量工質(zhì)所具有的容積，稱為工質(zhì)的比容。密度：單位容積的工質(zhì)所具有的質(zhì)量，稱為工質(zhì)的密度。強度性參數(shù)：系統(tǒng)中單元體的參數(shù)值與整個系統(tǒng)的參數(shù)值相同，與質(zhì)量多少無關(guān)，沒有可加性，如溫度、壓力等。在熱力過程中，強度性參數(shù)起著推動力作用，稱為廣義力或勢。廣延性參數(shù):整個系統(tǒng)的某廣延性參數(shù)值等于系統(tǒng)中各單元體該廣延性參數(shù)值之和，如系統(tǒng)的容積、內(nèi)能、焓、熵等。在熱力過程中，廣延性參數(shù)的變化起著類似力學中位移的作用，稱為廣義位移。準靜態(tài)過程：過程進行得非常緩慢，使過程中系統(tǒng)內(nèi)部被破壞了的平衡有足夠的時間恢復(fù)到新的平衡態(tài)，從而使過程的每一瞬間系統(tǒng)內(nèi)部的狀態(tài)都非常接近平衡狀態(tài)，整個過程可看作是由一系列非常接近平衡態(tài)的狀態(tài)所組成，并稱之為準靜態(tài)過程?？赡孢^程：當系統(tǒng)進行正、反兩個過程后，系統(tǒng)與外界均能完全回復(fù)到初始狀態(tài)，這樣的過程稱為可逆過程。膨脹功：由于系統(tǒng)容積發(fā)生變化（增大或縮?。┒ㄟ^界面向外界傳遞的機械功稱為膨脹功，也稱容積功。熱量：通過熱力系邊界所傳遞的除功之外的能量。熱力循環(huán)：工質(zhì)從某一初態(tài)開始，經(jīng)歷一系列狀態(tài)變化，最后又回復(fù)到初始狀態(tài)的全部過程稱為熱力循環(huán)，簡稱循環(huán)。常用公式狀態(tài)參數(shù):jdx=02dx=x-x1jdx=0狀態(tài)參數(shù)是狀態(tài)的函數(shù)，對應(yīng)一定的狀態(tài)，狀態(tài)參數(shù)都有唯一確定的數(shù)值，工質(zhì)在熱力過程中發(fā)生狀態(tài)變化時，由初狀態(tài)經(jīng)過不同路徑，最后到達終點，其參數(shù)的變化值，僅與初、終狀態(tài)有關(guān)，而與狀態(tài)變化的途徑無關(guān)。1.式中些一分子平移運動的動能，其中m是一個分子的質(zhì)量，W是分子平移運動的均2方根速度；B一比例常數(shù)；T一氣體的熱力學溫度。2.T=273+1壓力：

11.式中P一單位面積上的絕對壓力;Nn一分子濃度，即單位容積內(nèi)含有氣體的分子數(shù)n=—，其中N為容積V包含的氣體V分子總數(shù)。2.Fp=—f式中F一整個容器壁受到的力，單位為牛(N)；f一容器壁的總面積(m2)。2.p=B+p(P>B)gp=B-H(P<B)式中B一當?shù)卮髿鈮毫g一高于當?shù)卮髿鈮毫r的相對壓力，稱表壓力；H一低于當?shù)卮髿鈮毫r的相對壓力，稱為真空值。比容：—Vv=—m3/kgm式中V-工質(zhì)的容積m—工質(zhì)的質(zhì)量pv=1式中p一工質(zhì)的密度kg/m3v—工質(zhì)的比容m3/kg熱力循環(huán)：循環(huán)熱效率頃=土=勾二=1-%七q1q1q1式中幻一工質(zhì)從熱源吸熱；q2—工質(zhì)向冷源放熱;叫0—循環(huán)所作的凈功。制冷系數(shù)：8=M=~^-1W0q1*2

式中q1—工質(zhì)向熱源放出熱量;q2—工質(zhì)從冷源吸取熱量；

w°一循環(huán)所作的凈功。供熱系數(shù)：8=隊=~^~2%^1-^2式中q1—工質(zhì)向熱源放出熱量q2—工