工程熱力學(xué)概念公式

第一局部（第一章?第五章）

一、概念

［一〕根本概念、根本術(shù)語

1、工程熱力學(xué)：工程熱力學(xué)是從工程的觀點出發(fā)，研究物質(zhì)的熱力性質(zhì)、能量轉(zhuǎn)換以及熱能的直接利

用等問題。

2、熱力系統(tǒng)：通常根據(jù)所研究問題的需要，人為地劃定一個或多個任意幾何面所圍成的空間作為熱力

學(xué)研究對象。這種空間內(nèi)的物質(zhì)的總和稱為熱力系統(tǒng)，簡稱系統(tǒng)。

3、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)。系統(tǒng)內(nèi)包含的物質(zhì)質(zhì)量為一不變的常量，所以

有時又稱為控制質(zhì)量系統(tǒng)。

4、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)。開口系統(tǒng)總是一種相對固定的空間，故又稱開

口系統(tǒng)為控制體積系統(tǒng)，簡稱控制體。

5、絕熱系統(tǒng)：系統(tǒng)與外界之間沒有熱量傳遞的系統(tǒng)，稱為絕熱系統(tǒng)。

6、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)交換的系統(tǒng)，稱為孤立系統(tǒng)。

7、熱力狀態(tài)：我們把系統(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)。

8、狀態(tài)參數(shù)：我們把描述工質(zhì)狀態(tài)特性的各種物理量稱為工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)。

9、強度性狀態(tài)參數(shù)：在給定的狀態(tài)下，凡系統(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)，沒有可加性的狀態(tài)參數(shù)稱為強度性參數(shù)。

10、廣延性狀態(tài)參數(shù)：在給定的狀態(tài)下，凡與系統(tǒng)內(nèi)所含物質(zhì)的數(shù)量有關(guān)的狀態(tài)參數(shù)稱為廣延性參數(shù)。

11、平衡狀態(tài)：在不受外界影響〔重力場除外）的條件下，如果系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)不隨時間變化，那么該

系統(tǒng)所處的狀態(tài)稱為平衡狀態(tài)。

12、熱力過程：把工質(zhì)從某一狀態(tài)過渡到另一狀態(tài)所經(jīng)歷的全部狀態(tài)變化稱為熱力過程。

13、準(zhǔn)靜態(tài)過程：理論研究可以設(shè)想一種過程，這種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)，于是整個過程就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(zhǔn)靜態(tài)過

程。

14、可逆過程：當(dāng)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)，而不留下任何痕

跡，這樣的過程稱為可逆過程。

15、熱力循環(huán)：把工質(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)。

16、循環(huán)熱效率：正循環(huán)中熱轉(zhuǎn)換功的經(jīng)濟性指標(biāo)用循環(huán)熱效率表示，循環(huán)熱效率等于循環(huán)中轉(zhuǎn)換為功

的熱量除以工質(zhì)從熱源吸收的總熱量。

17、卡諾循環(huán)：由兩個可逆定溫過程與兩個可逆絕熱過程組成的，我們稱之為卡諾循環(huán)。

18、卡諾定理：卡諾定理可表達(dá)為：①所有工作于同溫?zé)嵩磁c同溫冷源之間的一切熱機，以可逆熱機的

熱效率為最高。②在同溫?zé)嵩磁c同溫冷源之間的一切可逆熱機，其熱效率均相等。

19、孤立系統(tǒng)燧增原理：孤立系統(tǒng)的燧只能增大〔不可逆過程〕或不變（可逆過程），決不可能減小，

此為孤立系統(tǒng)燧增原理，簡稱牖增原理。

（二〕與工質(zhì)性質(zhì)有關(guān)的概念

1、溫度：把這種可以確定一個系統(tǒng)是否與其它系統(tǒng)處于熱平衡的物理量定義為溫度。

2、壓力：流體單位面積上所受作用力的法向分量稱為壓力〔又稱壓強）。

3、比容：單位質(zhì)量工質(zhì)所占有的容積稱為工質(zhì)的比容。

4、理想氣體：理想氣體是一種經(jīng)過科學(xué)抽象的假想氣體模型，它被假設(shè)為：氣體分子是一些彈性的、

不占有體積的質(zhì)點，分子相互之間沒有作用力〔引力和斥力）。

5、比熱：單位物量的物體，溫度升高或降低1K所吸收或放出的熱量，稱為該物體的比熱，即。=生。

dT

6、定容比熱：在定容情況下，單位物量的氣體，溫度變化1K所吸收或放出的熱量，稱為該氣體的定容

比熱，即0,,=配。

dT

7、定壓比熱：氣體加熱在壓力不變的情況下進行，參加的熱量局部用于增加氣體的內(nèi)能，使其溫度升

高，局部用于推動活塞升高而對外作膨脹功。即：4=%。

PdT

（三〕與能量有關(guān)的概念

1、功：在熱力學(xué)里，我們這樣來定義功：“功是物系間相互作用而傳遞的能量。當(dāng)系統(tǒng)完成功時，其對

外界的作用可用在外界舉起重物的單一效果來代替。”

2、膨脹功：由于系統(tǒng)容積發(fā)生變化（增大或縮小）而通過界面向外界傳遞的機械功稱為膨脹功，也稱

容積功。

3、軸功：系統(tǒng)通過機械軸與外界傳遞的機械功稱為軸功。

4、流動功：開口系統(tǒng)因工質(zhì)流動而傳遞的功。

5、技術(shù)功：技術(shù)上可資利用的功，它是穩(wěn)定流動系統(tǒng)動能、位能的增量與軸功三項之和。

6、熱量：熱量學(xué)的熱量定義是，在溫差作用下系統(tǒng)與外界傳遞的能量稱為熱量。

7、系統(tǒng)儲存能：系統(tǒng)儲存的能量稱為儲存能，它有內(nèi)部儲存能和外部儲存能之分。

8、內(nèi)部儲存能：儲存于系統(tǒng)內(nèi)部的能量，它與系統(tǒng)內(nèi)工質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)及微觀運動形式有關(guān)，稱為內(nèi)能

〔或內(nèi)儲存能）。

9、外部儲存能：與系統(tǒng)整體運動以及外界重力場有關(guān)的能量，稱為外儲存能。

10、焰：焰的定義式為/z=〃+pv。對于流開工質(zhì)，焰具有能量意義，它表示流開工質(zhì)向流動前方傳遞

的總能量（共四項）中取決于熱力狀態(tài)的那局部能量。對于不流開工質(zhì)，因pv不是流動功，焰

只是一個復(fù)合狀態(tài)參數(shù)，沒有明確的物理意義。

11、烯：燃是一種廣延性的狀態(tài)參數(shù)。燧的定義式為=@,即燧的變化等于可逆過程中系統(tǒng)與外界

T

交換的熱量與熱力學(xué)溫度的比值。

1-5章公式

［一〕根本定律、根本方程

1、理想氣體狀態(tài)方程

①pv=RT（1依物量表示的狀態(tài)方程式）②=〔相依物量表示的狀態(tài)方程式）

③PVM=R°T〔1左加。/物量表示的狀態(tài)方程式）④,丫=〃47〔nkmol物量表示的狀態(tài)方

程式）

2、熱力學(xué)第一定律

（1）閉口系統(tǒng)能量方程

①q=Ai/+w（任何工質(zhì)，任何過程）?dq=du+dw（任何工質(zhì)，任何過程）

2

@3q=du+pdv（可逆過程）?=Aw+jpdv（可逆過程）

1

12）開口系統(tǒng)能量方程

13）開口系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流能量方程

①q=A/z+嗎［任何工質(zhì)，任何過程）②Sq=dh+3叫（任何工質(zhì)，任何過程）

2

@3q=dh-vdp（可逆過程）@q^Nh-^vdp（可逆過程）

1

3、熱力學(xué)第二定律

①J零W0（循環(huán)過程〕②AS2］華（閉口系統(tǒng)〕

③AS=S/+Sg（閉口系統(tǒng)〕④AS麗20（孤立系統(tǒng)或閉口絕熱系統(tǒng)）

（二）根本公式

1、溫度

2、循環(huán)效率

①〃=必=經(jīng)二魚=1.一生②J=至=-③邑=2=上」

嗎）

Q\Q\Q\/qx—%Q\~%

3、理想氣體比熱

—dq.Me

?c=——?c=------=C為③C=.④4—q,=R（梅耶公式）

dT22.4°Mp

ccMe

⑤K=j=W=—L⑥g=［⑦Cp=⑧Mq=&⑨Me=&

、，KK

CCyMcv-1-k22

4、系統(tǒng)總儲存能

5、理想氣體內(nèi)能變化

2

〔理想氣體,任何過程）M［理想氣體，任何過程）

@du—cvdT?A=jc?t/T

1

2

［理想氣體，任何過程）［同）

6、理想氣體焰變計算①附:=cpdT②M=［cpdT

7、理想氣體力商變計算①AA1=cIn—+/?ta—②As=c\n--R]n—③

刀匕LPi

2

8.膨脹功①Sv=pdv（2）w=jpdv〔僅適用于可逆過

A5=cIn—+cvIn—

匕Pii

9、流動功①巧?=pv②W/=〃2匕-Pi匕1移開工1左g質(zhì)進、出控制體凈流動功）

10、技術(shù)功

2

①叱二;Ac+gAz+ws2

〔任何工質(zhì)，任何過程）?3wtde+gdz+dw{〔任何工

質(zhì)，任何過程）

2

③=-vdp〔可逆過程）④叱=-卜切（可逆過程）

1

2

11>=Tds?q=jTds12>多變指數(shù)〃二皿也13、多變比熱g=Xg

n-1

1InCvj/v2)

14、活塞式壓氣機余隙百分比c=—LX100%15、多級壓氣機每級升壓比/

K-匕VPi

16、卡諾循環(huán)熱效率

17、作功能力損失①乙=g②/=T^Siso

18、嫡方程

①ASs”=Sf+S*〔閉口系統(tǒng)）②與=s,一力〔穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流的開口系統(tǒng)）

?尸》J<561J

（三）導(dǎo)出公式

1、多變過程的過程方程式

2、多變過程初、終狀態(tài)參數(shù)間的關(guān)系

/\nzxn-1

①區(qū)=L1pv"=定值）②4=立Tv"-1=定值)

PlVV2）Tl1^2J

=定值）

Ui；n-1

pn

3、膨脹功

w=jpdv

1、

=-7(z回匕一P2V2)

n-1

14、技術(shù)功wt=n-w

=--R(T-T}

n-1X2

n—\

=^—RT]>1”

〃—1yPi)

5.熱量

第二局部水蒸氣

一、概念

1、汽化：物質(zhì)由液相轉(zhuǎn)變?yōu)闅庀嗟倪^程，稱為汽化。氣化有蒸發(fā)和沸騰兩種形式。蒸發(fā)是指液體外表

的汽化過程，通常在任何溫度下都可以發(fā)生，沸騰是指液體內(nèi)部的汽化過程，它只能在到達(dá)沸

點溫度時才會發(fā)生。

2、凝結(jié)：物質(zhì)由氣相轉(zhuǎn)變?yōu)橐合嗟倪^程，稱為凝結(jié)。

3、水蒸氣的飽和狀態(tài)：液體汽化和氣體凝結(jié)的動態(tài)平衡狀況稱為水蒸氣的飽和狀態(tài)。

4、汽化潛熱：將1依飽和液體轉(zhuǎn)變成同溫度的干飽和蒸汽所需要的熱量。

5、干度：單位質(zhì)量濕蒸汽中所含干飽和蒸汽的質(zhì)量叫作濕飽和蒸汽的干度。

6、臨界點：當(dāng)溫度超過一定值%時，液相不可能存在，而只可能是氣相。。稱為臨界溫度，與臨界溫

度相對應(yīng)的飽和壓力以稱為臨界壓力。所以，臨界溫度和壓力是液相與氣相能夠共存時的最高

值。當(dāng)壓力高于臨界壓力時，液-汽兩相的轉(zhuǎn)變不經(jīng)歷兩相平衡共存的飽和狀態(tài)，在定壓下液-

汽兩個相區(qū)不存在明顯的、確定的界線。臨界參數(shù)是物質(zhì)的固有常數(shù)。公式

1.千度x=——2、濕飽和蒸汽的參數(shù)值①y=^"+(l-x)y'=y'+My"-V)

mf+mv

②x=———3、汽化潛熱r=Ts(s"-s)=h-h

y"-y'

一、概念第三局部濕空氣

1、未飽和空氣：由干空氣與過熱水蒸氣［狀態(tài)點a)所組成的濕空氣稱為未飽和空氣。

2、飽和空氣：由干空氣與飽和水蒸氣組成的濕空氣稱為飽和空氣。

3、干球溫度：指用普通溫度計(又稱干球溫度計)測得的溫度就是干球溫度。

4、露點溫度：露點溫度勿是對應(yīng)于水蒸氣分壓力p、,下的飽和溫度，簡稱露點。

5、絕熱飽和溫度：在絕熱的條件下對濕空氣參加水分，并盡其蒸發(fā)而使?jié)窨諝獾竭_(dá)飽和狀態(tài)時所對應(yīng)

的溫度。

6、濕球溫度：指用濕紗布包裹的濕球溫度計測得的濕紗布中水的溫度。

7、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。

8、相對濕度：濕空氣的絕對濕度A與同溫度下飽和空氣的飽和絕對濕度〃的比值，稱為相對濕度。

9、含濕量：在含有1處干空氣的濕空氣中，所混有的水蒸氣質(zhì)量稱為濕空氣的含濕量〔或稱比濕度)。

10、飽和度：濕空氣的含濕量d與同溫下飽和空氣的含濕量d,的比值稱為飽和度。

11、濕空氣的容積：濕空氣的容積是1依干空氣為基準(zhǔn)定義的，它表示在一定溫度T和總壓力p下，1kg

干空氣和0.00Id總水蒸氣所占有的容積，即1總干空氣的濕空氣容積。

12、濕空氣的焰值：濕空氣的蠟是以1依干空氣為基準(zhǔn)來表示的，它是1必干空氣的焰和O.OOld口水

蒸氣的焰的總和。

13、熱濕比：為了說明過程中熔和含濕量的變化，可以用狀態(tài)變化前后的焰差和含濕量差的比值來描繪

過程。它反映了過程的方向與特征。這個比值稱為熱濕比。其定義式是

￡==1000生