《工程熱力學(xué)》 課件第0-2章 緒論、基本概念、熱力學(xué)第一定律

緒論一、熱能及其利用1、熱能能源：為人類生產(chǎn)與日常生活提供各種能量和動(dòng)力的物質(zhì)資源。（自然界中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可資利用的能源？）熱能：組成物質(zhì)的大量分子作雜亂而不規(guī)則運(yùn)動(dòng)所具有的能量（無(wú)序能）。從自然界獲得的能源主要是熱能。如：燃料→煤、油、氣等太陽(yáng)、地?zé)?、原子裂變與聚變產(chǎn)生的能風(fēng)力、水力產(chǎn)生的能→熱能→機(jī)械能。1一、熱能及其利用2、熱能利用的基本形式熱利用（直接利用）：如，冶金、化工、烘干、供暖等。動(dòng)力利用（間接利用）：將熱能轉(zhuǎn)換成其它形式的能量加以利用

。如，電廠、飛機(jī)、船舶、火車等。3、國(guó)家能源政策介紹提高能源的有效利用率；減少對(duì)自然環(huán)境的破環(huán)和污染；開(kāi)發(fā)新能源。2緒論二、熱力學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史1、熱力學(xué)(Thermodynamaics)

熱力學(xué)是研究各種形式的能量、能量相互轉(zhuǎn)換及其與物質(zhì)性質(zhì)之間關(guān)系的科學(xué)。2、發(fā)展總模式實(shí)踐→理論→新實(shí)踐→新理論（產(chǎn)生→發(fā)展）3沒(méi)有學(xué)過(guò)大學(xué)物理的人不了解熱力學(xué)定律，因此第二類永動(dòng)機(jī)不容易識(shí)破，比較有欺騙性。第一臺(tái)這樣的永動(dòng)機(jī)是1881年約翰·嘎姆吉（JohnGamgee）為美國(guó)海軍設(shè)計(jì)的“零發(fā)動(dòng)機(jī)”，設(shè)想讓汽缸內(nèi)的液氨從海水中吸收熱量汽化產(chǎn)生蒸氣推動(dòng)活塞，氨蒸氣冷卻后又凝結(jié)成液氨，如此循環(huán)往復(fù)。這臺(tái)機(jī)器從未能完成一個(gè)循環(huán)（因?yàn)榘闭魵獠豢赡茏詣?dòng)冷卻凝結(jié)成液體），但是嘎姆吉還是設(shè)法把它賣給了美國(guó)海軍，美國(guó)海軍部長(zhǎng)還拿去展示給美國(guó)總統(tǒng)看。中國(guó)，王洪成，黃維也是永動(dòng)機(jī)的熱心者。阿基米得螺旋永動(dòng)機(jī)

馬爾基斯永動(dòng)機(jī)第一類永動(dòng)機(jī)4階段時(shí)期實(shí)際發(fā)明實(shí)際應(yīng)用理論發(fā)展初始階段18世紀(jì)初期原始蒸汽機(jī)-抽水機(jī)（英國(guó)）水利灌溉19世紀(jì)初期蒸汽機(jī)機(jī)車和船舶1824年：卡諾定理與卡諾循環(huán)（熱能變機(jī)械能的條件）；1840-1851年：邁耶、焦?fàn)柕冉⒘藷崃W(xué)第一定律；1850-1851年：克勞修斯和湯姆遜先后提出了熱力學(xué)第二定律?？焖侔l(fā)展階段19世紀(jì)末期汽輪機(jī)內(nèi)燃機(jī)電廠交通動(dòng)力機(jī)蒸汽、氣體性質(zhì)及其低速流動(dòng)。內(nèi)燃機(jī)熱力過(guò)程、熱力循環(huán)既提高熱效率20世紀(jì)中后期燃?xì)廨啓C(jī)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)合發(fā)電飛機(jī)、火箭燃?xì)?正氣聯(lián)合循環(huán)噴管及氣體高速流動(dòng)近代發(fā)展階段近20-30年燃料電池（化學(xué)能→電能）溫差電池（熱能→電能）磁流體發(fā)電(熱能→電能）新能源開(kāi)發(fā)(太陽(yáng)能、地?zé)?能量直接轉(zhuǎn)化技術(shù)節(jié)能裝置和設(shè)備化學(xué)熱力學(xué)新循環(huán)、新工質(zhì)5緒論三、工程熱力學(xué)的研究對(duì)象及主要內(nèi)容工程熱力學(xué)主要研究熱能與機(jī)械能之間相互轉(zhuǎn)換的規(guī)律。主要目的在于建立熱機(jī)理論。2.研究對(duì)象

在各種能量轉(zhuǎn)換裝置中，通過(guò)研究工質(zhì)的性質(zhì)以及工質(zhì)狀態(tài)的變化所實(shí)現(xiàn)的能量轉(zhuǎn)換規(guī)律，找出提高能量轉(zhuǎn)換效率的途徑。能量轉(zhuǎn)換裝置（工程對(duì)象）熱能動(dòng)力裝置：實(shí)現(xiàn)將熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能、為人類提供動(dòng)力的裝置。制冷裝置：消耗熱能或機(jī)械能、將熱從低溫移向高溫的裝置。6物質(zhì)整體作規(guī)則運(yùn)動(dòng)所具有的能量，也稱有序能。

為了使熱能動(dòng)力裝置更有效地實(shí)現(xiàn)熱能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)換、使制冷裝置更有效地實(shí)現(xiàn)熱能從低溫向高溫的輸運(yùn)，必須充分掌握有關(guān)能量及其相互轉(zhuǎn)換規(guī)律的知識(shí)——工程熱力學(xué)的知識(shí)。

7主要內(nèi)容：

1）基本概念與基本定律：熱能和機(jī)械能之間相互轉(zhuǎn)換的客觀規(guī)律。

2）工質(zhì)的熱力性質(zhì)。

3）各種能量轉(zhuǎn)換裝置的工作過(guò)程和工作循環(huán)分析。最終目的：找出提高能量轉(zhuǎn)換效率的途徑。

8緒論三、工程熱力學(xué)的研究對(duì)象及主要內(nèi)容3、課程主要內(nèi)容（四部分）基本概念：如熱力系、平衡狀態(tài)、過(guò)程、循環(huán)等。基本定律：熱力學(xué)第一、二定律，卡諾定理等。工質(zhì)性質(zhì)：工質(zhì)是實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的媒介。理想氣體、水蒸汽、濕空氣等。工程應(yīng)用：壓縮機(jī)、蒸汽動(dòng)力循環(huán)、氣體動(dòng)力循環(huán)、制冷循環(huán)等9緒論四、熱力學(xué)的研究方法

1、宏觀方法：視物質(zhì)為連續(xù)體，用宏觀物理量來(lái)描述它大量出現(xiàn)的現(xiàn)象中普遍、基本、系統(tǒng)的規(guī)律演繹、推論指導(dǎo)意義的結(jié)論高度的可靠性和普遍性10緒論四、熱力學(xué)的研究方法

2、微觀方法構(gòu)成---把物質(zhì)看成是由大量粒子構(gòu)成；依據(jù)---應(yīng)用力學(xué)定律說(shuō)明分子的運(yùn)動(dòng)，用統(tǒng)計(jì)方法得出分子的平均性質(zhì)；揭示---現(xiàn)象的本質(zhì)及內(nèi)在原因，稱為統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)。特點(diǎn)---數(shù)學(xué)模型復(fù)雜；結(jié)果過(guò)不準(zhǔn)，修正于實(shí)際工程；能透徹解釋現(xiàn)象的本質(zhì)。3、宏觀方法與微觀方法是有本質(zhì)的區(qū)別對(duì)于相同的研究對(duì)象時(shí)，應(yīng)獲得一致的結(jié)論。如，壓力。工程熱力學(xué)主要以宏觀的方法為主導(dǎo)。11緒論五、學(xué)習(xí)工程熱力學(xué)的一般方法1、抓住課程主線熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的規(guī)律方法、提高熱效率以及熱能利用的經(jīng)濟(jì)性。理論與應(yīng)用有機(jī)結(jié)合。2、宏觀方法中突出?；椒ㄑ芯烤唧w問(wèn)題3、重視在作業(yè)和練習(xí)中計(jì)算能力及解決問(wèn)題能力培養(yǎng)模型化方法定義：采用抽象、概括、理想化和簡(jiǎn)化的方法建立起模型。舉例：空氣可以理想化為理想氣體---工質(zhì)模型化；汽輪機(jī)可以視為決熱膨脹作功---過(guò)程模型化（絕熱）、邊界模型化（入出口和殼體）。12第一章基本概念BasicConceptsandDefinition本章主要內(nèi)容：工質(zhì)、熱力系統(tǒng)；熱力狀態(tài)及其基本狀態(tài)參數(shù)；平衡狀態(tài)、狀態(tài)方程式、坐標(biāo)圖；準(zhǔn)平衡過(guò)程、可逆過(guò)程；功、熱量;熱力循環(huán)、正向循環(huán)、逆向循環(huán)。一、熱能動(dòng)力裝置(Thermalpowerplant)定義從燃料燃燒中獲得熱能并利用熱能得到動(dòng)力的整套設(shè)備。2.分類內(nèi)燃機(jī)(internalcombustiongasengine)燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力裝置(gasturbinepowerplant)蒸汽動(dòng)力裝置(steampowerplant)……噴氣動(dòng)力裝置(jetpowerplant)1-1熱能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換過(guò)程energyconversiontypicalexamples3.典型舉例(制冷裝置的特殊性)

吸熱、膨脹逆行內(nèi)燃機(jī)：送燃料（油+空氣）────→作功────→排氣蒸汽動(dòng)力裝置:送燃料→燃燒(放熱)→過(guò)熱蒸汽(吸熱)→作功(汽體膨脹)↑←──送回鍋爐←──冷凝水←────↓能量轉(zhuǎn)換的媒介---工質(zhì)（燃?xì)狻⒄羝?。膨脹?--作功。雙熱源---吸熱、放熱。4.動(dòng)力裝置的普遍規(guī)律二、工質(zhì)(workingsubstance;workingmedium)定義在能量轉(zhuǎn)換裝置中，實(shí)現(xiàn)熱能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的媒介物質(zhì)2.對(duì)工質(zhì)的要求1）膨脹性；2）流動(dòng)性；3）熱容量；4）穩(wěn)定性，安全性；5）對(duì)環(huán)境友善；6）價(jià)廉，易大量獲取。物質(zhì)三態(tài)中氣態(tài)最適宜。三、熱源(heatsource;heatreservoir)定義工質(zhì)從中吸取或向之排出熱能的物質(zhì)系統(tǒng)。2.分類高溫?zé)嵩矗嵩础?/p>

heatsource

）---低溫?zé)嵩矗ɡ湓础猦eatsink）恒溫?zé)嵩?constantheatreservoir)---變溫?zé)嵩矗╲ariationalheatreservoir）1-2熱力系統(tǒng)(thermodynamicsystem)1、熱力系統(tǒng)的定義熱力系統(tǒng)(熱力系、系統(tǒng))---system：人為分割出來(lái)作為熱力學(xué)分析對(duì)象的有限物質(zhì)系統(tǒng)；人為分離出來(lái)的研究對(duì)象。外界--surrounding

：與體系發(fā)生質(zhì)、能交換的物系。邊界--boundary：系統(tǒng)與外界的分界面（線）。邊界面特征：真假性---邊界面可以是真可以是假；動(dòng)靜性---邊界面可以是運(yùn)動(dòng)的也可以是靜止的；多變性---邊界面尺寸和形狀可以變化。熱力系統(tǒng)選取的人為性：鍋爐汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)給水泵凝汽器過(guò)熱器只交換質(zhì)量只交換熱量既交換質(zhì)量也交換熱量2.熱力系統(tǒng)分類以系統(tǒng)與外界關(guān)系劃分：

有無(wú)是否傳質(zhì)開(kāi)口系閉口系是否傳熱非絕熱系絕熱系是否傳熱、質(zhì)非孤立系孤立系1234mQW1

開(kāi)口系非孤立系＋相關(guān)外界＝孤立系1+2

閉口系1+2+3

絕熱閉口系1+2+3+4

孤立系4.熱力系統(tǒng)示例圖剛性絕熱氣缸-活塞系統(tǒng)，B側(cè)設(shè)有電熱絲。紅線內(nèi)——閉口絕熱系黃線內(nèi)不包含電熱絲——閉口系黃線內(nèi)包含電熱絲——閉口絕熱系藍(lán)線內(nèi)——孤立系1-3工質(zhì)的熱力學(xué)狀態(tài)及其基本狀態(tài)參數(shù)(Stateandstateproperties)一、狀態(tài)與狀態(tài)參數(shù)的描述1.熱力學(xué)狀態(tài)—stateofthermodynamicsystem—系統(tǒng)工質(zhì)在熱力變化過(guò)程中的某一瞬間所呈現(xiàn)的宏觀物理狀況，稱為工質(zhì)的熱力學(xué)狀態(tài)，簡(jiǎn)稱狀態(tài)。2.狀態(tài)參數(shù)—stateproperties—用來(lái)描述系統(tǒng)所呈現(xiàn)的物理狀況的物理量。1）狀態(tài)參數(shù)是宏觀量，是大量粒子的平均效應(yīng)，只有工質(zhì)處于平衡狀態(tài)才有狀態(tài)參數(shù)，系統(tǒng)有多個(gè)狀態(tài)參數(shù)，如2）狀態(tài)參數(shù)的特性

狀態(tài)參數(shù)—狀態(tài)的單值函數(shù)：狀態(tài)一定，狀態(tài)參數(shù)一定；反之狀態(tài)參數(shù)一定，所描述的狀態(tài)一定；

狀態(tài)參數(shù)的變化與過(guò)程無(wú)關(guān)：狀態(tài)參數(shù)的變化，僅與狀態(tài)變化過(guò)程的起始狀態(tài)和終了狀態(tài)有關(guān)，與變化過(guò)程無(wú)關(guān)；其變化量等于起始狀態(tài)和終了狀態(tài)參數(shù)的差值；工質(zhì)完成一個(gè)循環(huán)（封閉過(guò)程）時(shí)，狀態(tài)參數(shù)變化量為零。狀態(tài)參數(shù)的積分特征

狀態(tài)參數(shù)變化量與路徑無(wú)關(guān)，只與初終態(tài)有關(guān)。數(shù)學(xué)上：點(diǎn)函數(shù)、態(tài)函數(shù)pointfunction1

2ab例：溫度變化山高度變化←3）狀態(tài)參數(shù)分類：

強(qiáng)度參數(shù)(Intensiveproperties

)：與物質(zhì)的量無(wú)關(guān)的參數(shù)。如壓力

p、溫度T廣延參數(shù)(Extensiveproperties

)：與物質(zhì)的量有關(guān)的參數(shù)

可加性。如質(zhì)量m、容積

V、內(nèi)能

U、焓

H、熵S。比參數(shù)：比容比內(nèi)能比焓比熵單位：/kg/kmol

具有強(qiáng)度參數(shù)的性質(zhì)。強(qiáng)度參數(shù)與廣延參數(shù)速度動(dòng)能高度

位能

內(nèi)能溫度應(yīng)力摩爾數(shù)（強(qiáng)）（強(qiáng)）（強(qiáng)）（強(qiáng)）（廣）（廣）（廣）（廣）Velocity

KineticEnergyHeight

PotentialEnergyTemperature

InternalEnergyStressMol二、基本狀態(tài)參數(shù)(Basicstateproperties)壓力

p、溫度T、比容v（容易測(cè)量）1、壓力p(pressure)

物理中壓強(qiáng)，單位:Pa(Pascal),N/m21）常用單位Units：

1kPa=103Pa1bar=105Pa

1MPa=106Pa

1atm=760mmHg=1.013

105

Pa

1mmHg=133.3Pa1at=1kgf/cm2=9.80665

104

Pa2）壓力p測(cè)量絕對(duì)壓力與環(huán)境壓力的相對(duì)值—相對(duì)壓力（表壓、真空度）注意：只有絕對(duì)壓力p才是狀態(tài)參數(shù)。U-tubemanometerBourdonTube絕對(duì)壓力與相對(duì)壓力當(dāng)p

>pb表壓力pe當(dāng)p

<pb真空度pvpbpeppvprelativepressureabsolutepressureGagepressureVacuumpressure溫度的熱力學(xué)定義？熱力學(xué)第零定律（R.W.Fowlerin1931）

如果兩個(gè)系統(tǒng)分別與第三個(gè)系統(tǒng)處于熱平衡，則兩個(gè)系統(tǒng)彼此必然處于熱平衡。溫度測(cè)量的理論基礎(chǔ)B溫度計(jì)2、溫度T(Temperature)傳統(tǒng)：冷熱程度的度量。感覺(jué)，導(dǎo)熱，熱容量。溫度的熱力學(xué)定義

處于同一熱平衡狀態(tài)的各個(gè)熱力系統(tǒng)，必定有某一宏觀特征彼此相同，用于描述此宏觀特征的物理量

溫度。

溫度是確定一個(gè)系統(tǒng)是否與其它系統(tǒng)處于熱平衡的物理量。Temperaturemeasurement溫度計(jì)物質(zhì)（水銀，鉑電阻）特性（體積膨脹，阻值）基準(zhǔn)點(diǎn)刻度Scale溫標(biāo)TemperaturescaleReferencestate3）溫標(biāo)(Temperaturescale)

熱力學(xué)溫標(biāo)（絕對(duì)溫標(biāo)）Kelvinscale

（Britisher,L.Kelvin,1824-1907）

攝氏溫標(biāo)Celsiusscale(Swedish,A.Celsius,1701-1744）

華氏溫標(biāo)Fahrenheitscale(German,G.Fahrenheit,1686-1736)

朗肯溫標(biāo)Rankinescale(W.Rankine,1820-1872)常用溫標(biāo)之間的關(guān)系絕對(duì)K攝氏℃

華氏F100373.150.01273.160273.15-17.80-273.15212671.6737.8100032-459.670459.67491.67冰熔點(diǎn)水三相點(diǎn)鹽水熔點(diǎn)發(fā)燒水沸點(diǎn)559.67朗肯R溫標(biāo)的換算3、比容v(specificvolume)[m3/kg]工質(zhì)聚集的疏密程度，物理上常用密度density

[kg/m3]。重度與密度關(guān)系：1-4平衡狀態(tài)、狀態(tài)方程式、坐標(biāo)圖一、平衡狀態(tài)（Equilibriumstate）1.定義：

在不受外界影響的條件下（重力場(chǎng)除外），如果系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)不隨時(shí)間變化，則該系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)。2.平衡的類型(ManytypesofEquilibrium)熱平衡Thermalequilibrium:

力平衡Mechanicalequilibrium相平衡Phaseequilibrium化學(xué)平衡Chemicalequilibrium

1）熱平衡若熱力系統(tǒng)內(nèi)部的溫度各部分均勻一致且等于外界的溫度，則此熱力系統(tǒng)處于熱平衡。

溫差

Temperaturedifferential熱不平衡勢(shì)Unbalancedpotentials2）力平衡若熱力系統(tǒng)內(nèi)部無(wú)不平衡的力且作用在邊界上的力和外力相平衡，則此熱力系統(tǒng)即處于力平衡。壓差

Pressuredifferential力不平衡勢(shì)Unbalancedpotentials3）化學(xué)平衡4）相平衡Phaseequilibrium:不平衡的動(dòng)力：相不平衡勢(shì)Unbalancedpotentials平衡的本質(zhì)：不存在不平衡勢(shì)。Inanequilibriumstatetherearenounbalancedpotentials.3.平衡Equilibrium與穩(wěn)定Steady穩(wěn)定：參數(shù)不隨時(shí)間變化穩(wěn)定但存在不平衡勢(shì)差去掉外界影響，則狀態(tài)變化若以（熱源+銅棒+冷源）為系統(tǒng)，又如何？穩(wěn)定不一定平衡，但平衡一定穩(wěn)定。二、狀態(tài)方程式（Equationofstate）平衡狀態(tài)可用一組狀態(tài)參數(shù)描述其狀態(tài)獨(dú)立狀態(tài)參數(shù)想確切描述某個(gè)熱力系，是否需要所有狀態(tài)參數(shù)？狀態(tài)方程式2）定義：基本狀態(tài)參數(shù)（p,v,T)之間的關(guān)系。1）純物質(zhì)：各部分組成均勻、化學(xué)成分恒定不變的物質(zhì)稱為純物質(zhì)。狀態(tài)方程的具體形式：取決于工質(zhì)的性質(zhì)理想氣體的狀態(tài)方程(Ideal-GasEquationofState)三、狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖(diagramofstateproperties)簡(jiǎn)單可壓縮系統(tǒng)N=2，平面坐標(biāo)圖pv1）系統(tǒng)任何平衡態(tài)可表示在坐標(biāo)圖上；說(shuō)明：2）過(guò)程線中任意一點(diǎn)為平衡態(tài)；常見(jiàn)p-v圖、T-s圖和h-s圖213）不平衡態(tài)無(wú)法在圖上用實(shí)線表示。1-5工質(zhì)的狀態(tài)變化過(guò)程1.定義系統(tǒng)從一個(gè)狀態(tài)出發(fā)，經(jīng)歷一系列中間狀態(tài)變化到另一狀態(tài)，系統(tǒng)所經(jīng)歷的所有中間狀態(tài)的綜合，稱為熱力過(guò)程。一、熱力過(guò)程2.應(yīng)用熱力過(guò)程中，熱力系與外界常伴有功和熱的交換，要研究功和熱的總結(jié)果只需分析兩端狀態(tài)；要研究功和熱的過(guò)程（損失）變化，則需剖析不同的具體過(guò)程。二、準(zhǔn)平衡（靜態(tài)）過(guò)程(quasi-static,orquasi-equilibrium)1.準(zhǔn)平衡（靜態(tài)）過(guò)程引入平衡狀態(tài)狀態(tài)不變化能量不能轉(zhuǎn)換非平衡狀態(tài)無(wú)法簡(jiǎn)單描述熱力學(xué)引入準(zhǔn)平衡（靜態(tài)）過(guò)程恩格斯指出：“只有微分學(xué)才能使自然科學(xué)有可能用數(shù)學(xué)來(lái)不僅僅表明狀態(tài)，并且也表明過(guò)程：運(yùn)動(dòng)?！?）一般過(guò)程Processp1

=p0+重物p，Tp0T1=T0突然去掉重物最終p2

=p0T2

=T0p12..V2）準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程Quasi-staticprocessp1

=p0+重物p，Tp0T1=T0假如重物有無(wú)限多層，每次只去掉無(wú)限薄一層，系統(tǒng)隨時(shí)接近于平衡態(tài)。pv12...3）準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程實(shí)際意義既是平衡，又是變化。既可以用狀態(tài)參數(shù)描述，又可進(jìn)行熱功轉(zhuǎn)換。疑問(wèn)：理論上準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)無(wú)限緩慢，工程上怎樣處理？準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程的工程條件破壞平衡所需時(shí)間（外部作用時(shí)間）恢復(fù)平衡所需時(shí)間（馳豫時(shí)間）>>Relaxationtime有足夠時(shí)間恢復(fù)新平衡

準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程的工程應(yīng)用例：活塞式內(nèi)燃機(jī)2000轉(zhuǎn)/分曲柄2沖程/轉(zhuǎn)，0.15米/沖程活塞運(yùn)動(dòng)速度=2000

2

0.15/60=10m/s壓力波恢復(fù)平衡速度（聲速）350m/s破壞平衡所需時(shí)間（外部作用時(shí)間）>>恢復(fù)平衡所需時(shí)間（馳豫時(shí)間）一般的工程過(guò)程都可認(rèn)為是準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程。具體工程問(wèn)題具體分析?！巴蝗弧薄熬徛?.準(zhǔn)平衡過(guò)程定義由無(wú)限接近平衡狀態(tài)的狀態(tài)組成的過(guò)程稱為準(zhǔn)平衡過(guò)程。3.準(zhǔn)平衡與平衡態(tài)的區(qū)別平衡態(tài)△p=0,△T=0；準(zhǔn)平衡△p→0,△T→0；4.準(zhǔn)平衡過(guò)程特征

1）平衡態(tài)的破壞離平衡態(tài)非常近；

2）破壞平衡態(tài)的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于工質(zhì)內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)的速度。三、可逆過(guò)程和不可逆過(guò)程(ReversibleProcessandirreversibleProcess)1.可逆過(guò)程對(duì)于一個(gè)系統(tǒng)，當(dāng)它發(fā)生一個(gè)過(guò)程，可以逆向運(yùn)行，系統(tǒng)和外界與原來(lái)初態(tài)比較都不發(fā)生任何變化，稱此過(guò)程為可逆過(guò)程。系統(tǒng)經(jīng)歷某一過(guò)程后，如果能使系統(tǒng)與外界同時(shí)恢復(fù)到初始狀態(tài)，而不留下任何痕跡，則此過(guò)程為可逆過(guò)程。1）定義2）實(shí)例FPαf非準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程—nonequilibriumprocess準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程，不可逆。準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程，可逆。3）可逆過(guò)程特點(diǎn)：工質(zhì)和外界恒處于平衡狀態(tài)，且無(wú)任何摩擦現(xiàn)象；過(guò)程進(jìn)行無(wú)限緩慢；變化過(guò)程中，無(wú)任何能量的不可逆損失，或者無(wú)任何耗散效應(yīng)。準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程+無(wú)耗散效應(yīng)=可逆過(guò)程無(wú)不平衡勢(shì)差通過(guò)摩擦使功變熱的效應(yīng)(摩阻，電阻，非彈性變性，磁阻等）耗散效應(yīng)Dissipativeeffect2.不可逆過(guò)程1）定義除了可逆過(guò)程以外的熱力過(guò)程。在工程實(shí)際中的過(guò)程都是不可逆過(guò)程，只是有些我們可以近似簡(jiǎn)化成可逆過(guò)程。

不平衡勢(shì)差

不可逆根源耗散效應(yīng)

irreversibility2）不可逆根源Heattransfer3）常見(jiàn)的不可逆過(guò)程

Frequentlyencounteredirreversibilities不等溫傳熱T1T2T1>T2Q節(jié)流過(guò)程

(閥門）p1p2p1>p2Throttler混合過(guò)程?????????????????★★★★★★★★★★★★★★自由膨脹真空????????????其它不可逆過(guò)程：如摩擦、燃燒、爆炸、電流能量損失等。3.準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程與可逆過(guò)程區(qū)別準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程：工質(zhì)內(nèi)部平衡過(guò)程，外部可以不平衡?？赡孢^(guò)程：工質(zhì)內(nèi)部，工質(zhì)與外界處于平衡狀態(tài)，且無(wú)摩擦。可逆過(guò)程必然是準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程，而準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程卻不一定是可逆過(guò)程?；蛘哒f(shuō)：可逆的一個(gè)條件是準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程；另一個(gè)條件是“無(wú)耗散效應(yīng)”?？赡孢^(guò)程的實(shí)質(zhì)：過(guò)程中能量耗損=0，理論上由熱變功應(yīng)為最大（MAX），而在需功過(guò)程中，輸入功為最?。∕in）。相反，不可逆總是降低工程的效率。準(zhǔn)靜態(tài)及可逆過(guò)程均可以在坐標(biāo)圖中表示和分析。1-6過(guò)程功和熱量(Work,HeatandEntropy)一、功1.功的定義熱力學(xué)定義1：當(dāng)熱力系與外界發(fā)生能量傳遞時(shí)，如果對(duì)外界的唯一效果可歸結(jié)為取起重物，此即為熱力系對(duì)外作功。熱力學(xué)定義2：功是系統(tǒng)與外界相互作用的一種方式，在力的推動(dòng)下，通過(guò)有序運(yùn)動(dòng)方式傳遞的能量。力學(xué)定義：力

在力方向上的位移。2.容積功定義由于工質(zhì)容積的變化而與外界交換的功叫做容積功。它包括膨脹功和壓縮功，均可以表示為注意：1）只要有熱能與機(jī)械能間轉(zhuǎn)換，則一定存在膨脹功和壓縮功；2）容積功適用于封閉熱力系，也適用于開(kāi)口熱力系。原因在于

3.可逆過(guò)程中功的導(dǎo)出取1kg工質(zhì)，過(guò)程1-2所做的功：

取mkg工質(zhì)，過(guò)程1-2所做的功：

容積變化功在p-v圖上的表示。4.有用功(usefulwork)概念其中

W—膨脹功(compression/expansion)；

Wl—摩擦耗功；

Wp=排斥大氣功pbf5.不可逆過(guò)程功的計(jì)算?6.關(guān)于功的討論功不是狀態(tài)參數(shù)，而是過(guò)程函數(shù)。容積功是一種邊界效應(yīng)，是通過(guò)邊界的一種能量交換。工質(zhì)膨脹對(duì)外界做功（膨脹功）為正，壓縮工質(zhì)所消耗的功（壓縮功）為負(fù)。容積功既適用于封閉熱力系也適用于開(kāi)口熱力系。二、熱量1.熱量定義依靠溫差而傳遞的能量稱為傳熱量，簡(jiǎn)稱熱量。[能量：是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的量度，它表明物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的形式和運(yùn)動(dòng)的激烈程度。][熱能：是組成物質(zhì)的大量分子、原子做雜亂而不規(guī)則運(yùn)動(dòng)所具有的能量，也稱為無(wú)序能。][機(jī)械能：是物質(zhì)整體做規(guī)則運(yùn)動(dòng)所具有的能量，也稱為有序能。]熱量單位：

2.熱量的特點(diǎn)熱量是熱傳遞過(guò)程中，物質(zhì)內(nèi)部熱能改變的量度。熱量是系統(tǒng)和外界之間僅僅由于溫度不同而通過(guò)邊界傳遞的能量。熱量是過(guò)程函數(shù)，而不是狀態(tài)參數(shù)。在相同的初、終狀態(tài)條件下，定壓過(guò)程所加的熱量比定容過(guò)程多（因?yàn)槎▔哼^(guò)程還要額外做膨脹功）。傳入熱力系的熱量為正值，傳出熱力系的熱量為負(fù)值。3.熵和溫熵圖1）功和熱量對(duì)比引出熵功和熱量是能量傳遞的兩種形式；功---由壓差的作用而傳遞的能量，熱量---有溫差的作用而傳遞的能量；在可逆過(guò)程中：熱力系與外界交換的功量為，即或；在可逆過(guò)程中：熱力系與外界交換的熱量為，即；因此，引入新的狀態(tài)參數(shù)s，它的改變標(biāo)志有傳熱。2）示功圖與示熱圖對(duì)比pVWTSQ

示功圖溫熵(示熱)圖3）T-S圖分析熱力系熵增，表示對(duì)工質(zhì)加熱，過(guò)程曲線向右延伸；熱力系熵減，表示工質(zhì)對(duì)外界放熱，過(guò)程曲線向左延伸；熱力系熵變等于零，表示熱力系與外界無(wú)熱量交換，即絕熱。熱和功都是瞬變現(xiàn)象。熱和功都是邊界現(xiàn)象。熱和功都是過(guò)程函數(shù)。熱和功的符號(hào)定義不同。熱和功的傳遞動(dòng)力不同。功傳遞由壓力差推動(dòng)，比體積變化是作功標(biāo)志；熱量傳遞由溫差推動(dòng)，比熵變化是傳熱的標(biāo)志。4.熱和功的比較功和熱的本質(zhì)不同。功是物系間通過(guò)宏觀運(yùn)動(dòng)發(fā)生相互作用傳遞的能量；熱是物系間通過(guò)紊亂的微粒運(yùn)動(dòng)發(fā)生相互作用而傳遞的能量。1-7熱力循環(huán)-Cycle要實(shí)現(xiàn)連續(xù)作功，必須構(gòu)成循環(huán)。1.定義熱力系統(tǒng)由初始狀態(tài)出發(fā)，經(jīng)歷一系列中間狀態(tài)后，返回到初始狀態(tài)所完成的一個(gè)封閉的熱力過(guò)程，稱為熱力循環(huán)。2.循環(huán)和過(guò)程Cycleandprocess循環(huán)由過(guò)程構(gòu)成不可逆循環(huán)可逆過(guò)程不可逆循環(huán)可逆循環(huán)1234PvTs1234可逆循環(huán)和內(nèi)可逆循環(huán)

可逆循環(huán)：由可逆過(guò)程組成的循環(huán)，不存在任何耗散現(xiàn)象。

內(nèi)可逆循環(huán)：僅在系統(tǒng)工質(zhì)與熱源之間存在溫差傳熱，不存在其他耗散現(xiàn)象。循環(huán)凈功和循環(huán)凈熱量

循環(huán)凈功：構(gòu)成循環(huán)的各過(guò)程功的代數(shù)和，P-V圖循環(huán)曲線所圍的面積表示循環(huán)凈功的大小。

循環(huán)凈熱量：構(gòu)成循環(huán)的各過(guò)程熱量的代數(shù)和，T-S圖循環(huán)曲線所圍的面積表示循環(huán)凈熱量的大小。3.正向循環(huán)pVTS凈效應(yīng)：對(duì)外作功凈效應(yīng)：吸熱順時(shí)針?lè)较?112動(dòng)力循環(huán)Powercycle4.逆向循環(huán)pVTS凈效應(yīng)：對(duì)內(nèi)作功凈效應(yīng)：放熱逆時(shí)針?lè)较?112制冷循環(huán)Refrigerationcycle5.熱力循環(huán)的評(píng)價(jià)指標(biāo)正循環(huán)：凈效應(yīng)（對(duì)外作功，吸熱）WT1Q1Q2T2動(dòng)力循環(huán)：熱效率逆循環(huán)：凈效應(yīng)（對(duì)內(nèi)作功，放熱）WT0Q1Q2T2制冷循環(huán)：制冷系數(shù)制熱循環(huán)：制熱（供暖）系數(shù)第一章思考題與習(xí)題

思考題：1-1，1-2，1-3，1-4，1-7，1-11，1-12，1-13，1-14，1-15

習(xí)題：1-7，1-16，1-22，1-23第一章完

EndofChapterone第二章

熱力學(xué)第一定律HeatisEnergyTemperatureofthewaterrisesifeither:heatisaddedworkisdoneSinceworkisenergy,heatmustbeenergyaswell實(shí)質(zhì)：能量守恒及轉(zhuǎn)換定律在熱現(xiàn)象中的應(yīng)用

18世紀(jì)初，工業(yè)革命，熱效率只有1%

1842年，J.R.Mayer闡述熱力學(xué)第一定律，但沒(méi)有引起重視

1840-1849年，Joule用多種實(shí)驗(yàn)的一致性證明熱力學(xué)第一定律，于1850年發(fā)表并得到公認(rèn)§2-1熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)熱力學(xué)第一定律的普遍表達(dá)式進(jìn)入系統(tǒng)的能量

-離開(kāi)系統(tǒng)的能量

=系統(tǒng)中儲(chǔ)存能量的增加適用于任何過(guò)程任何熱力系第一定律的表述：熱是能的一種，機(jī)械能變熱能，或熱能變機(jī)械能的時(shí)候，他們之間的比值是一定的。或：熱可以變?yōu)楣?，功也可以變?yōu)闊?；一定量的熱消失時(shí)必定產(chǎn)生相應(yīng)量的功；消耗一定量的功時(shí)，必出現(xiàn)與之相應(yīng)量的熱。閉口系循環(huán)的熱力學(xué)第一定律表達(dá)式要想得到功，必須花費(fèi)熱能或其它能量

熱力學(xué)第一定律又可表述為“第一類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的”內(nèi)動(dòng)能（分子平移，旋轉(zhuǎn)，振動(dòng)）內(nèi)位能（分子間作用力）化學(xué)能（維持一定的分子結(jié)構(gòu)）原子能（原子核內(nèi)部）§2-2熱力學(xué)能和總能熱力學(xué)能的組成：如果無(wú)化學(xué)反應(yīng)，無(wú)核反應(yīng)，熱力學(xué)能＝內(nèi)動(dòng)能＋內(nèi)位能物質(zhì)內(nèi)部擁有的能量稱為熱力學(xué)能，即由系統(tǒng)熱力狀態(tài)確定的系統(tǒng)本身的能量。熱力學(xué)能的導(dǎo)出（I）任一閉口熱力系統(tǒng)的循環(huán)熱力學(xué)能的導(dǎo)出（II）對(duì)于循環(huán)1a2c1對(duì)于循環(huán)1b2c1狀態(tài)參數(shù)（dU）pV12abc熱力學(xué)能U的物理意義dU

=

Q

-

W

W

QdU代表某微元過(guò)程中系統(tǒng)通過(guò)邊界交換的微熱量與微功量?jī)烧咧钪?，也即系統(tǒng)內(nèi)部能量的變化。U

代表儲(chǔ)存于系統(tǒng)內(nèi)部的能量

內(nèi)儲(chǔ)存能（內(nèi)能、熱力學(xué)能）熱力學(xué)能及閉口系熱力學(xué)第一定律表達(dá)式定義

dU=

Q

-

W

熱力學(xué)能U

——

狀態(tài)函數(shù)

Q

=

dU

+

WQ

=

U

+

W閉口系熱力學(xué)第一定律表達(dá)式！??！兩種特例

Q

=

dU

絕熱系絕功系

W

=-

dU熱力學(xué)能的性質(zhì)分子動(dòng)能（移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、振動(dòng)）分子位能（相互作用）核能化學(xué)能熱力學(xué)能

熱力學(xué)能是狀態(tài)參數(shù)

U:

廣延參數(shù)

[kJ]

u:

比參數(shù)

[kJ/kg]

熱力學(xué)能總以相對(duì)量出現(xiàn)，熱力學(xué)能零點(diǎn)人為定說(shuō)明：系統(tǒng)總能外部?jī)?chǔ)存能宏觀動(dòng)能Ek=mc2/2機(jī)械能系統(tǒng)總能E=

U

+

Ek

+Epe=

u

+ek+

ep宏觀位能Ep=mgz用比參數(shù)表示的系統(tǒng)總能§2-3能量的傳遞和轉(zhuǎn)化一、能量傳遞的兩種方式■作功伴隨著能量形態(tài)的變化物體的宏觀位移特點(diǎn)TheareaunderthecurveistheworkTheworkdependsontheprocesspath作功的說(shuō)明“作功”是系統(tǒng)與外界間的一種相互作用，是越過(guò)系統(tǒng)邊界的能量交換。功是指作功過(guò)程中在傳遞著的能量的總稱，過(guò)程一旦結(jié)束就再無(wú)所謂功。機(jī)械能與機(jī)械功、電能與電功等同嗎？

系統(tǒng)可以擁有電能，機(jī)械能，但決不會(huì)擁有電功、機(jī)械功之類的功。功只不過(guò)是特定條件下在過(guò)程中傳遞著的能量。系統(tǒng)是否作功應(yīng)以過(guò)程在外界所引起的效果來(lái)判斷，而不應(yīng)從系統(tǒng)的內(nèi)部去尋找依據(jù)，對(duì)系統(tǒng)的內(nèi)部來(lái)說(shuō)無(wú)所謂“功”。功是有序能量傳遞。系統(tǒng)與外界之間的另一種相互作用，是系統(tǒng)與外界之間依靠溫差進(jìn)行的一種能量傳遞現(xiàn)象，所傳遞的能量稱為熱量。傳熱熱量符號(hào)規(guī)定：

系統(tǒng)從外界吸熱為正；向外界放熱為負(fù)熱能和熱量不是同一個(gè)概念溫差雖然是傳熱過(guò)程的推動(dòng)勢(shì)差，但是系統(tǒng)溫度的變化與傳熱并無(wú)必然的聯(lián)系。溫度變化說(shuō)明系統(tǒng)的狀態(tài)有了變化但不能由此判斷出系統(tǒng)是否曾經(jīng)吸熱或放熱熱能是微觀粒子無(wú)序紊亂運(yùn)動(dòng)的能量熱量符號(hào)規(guī)定：系統(tǒng)從外界吸熱為正；向外界放熱為負(fù)not傳熱FlowWorkIttakesworktopushafluidintoasystemIttakesworktopushafluidoutofasystemF=PAWflow=FL=PAL=PV推動(dòng)功的表達(dá)式推進(jìn)功、推出功Adl

W推進(jìn)=

Pin

Ain

dl

=

PinVin

w推進(jìn)=

pinvin注意：不是

pdv

v沒(méi)有變化pin同理

W推出=

Pout

Vout

w推出=

poutvout流動(dòng)功的定義流動(dòng)功定義為開(kāi)口系統(tǒng)的推出功與推進(jìn)功之差

是系統(tǒng)為維持工質(zhì)流動(dòng)所需的功

對(duì)推動(dòng)功的說(shuō)明1、與宏觀流動(dòng)有關(guān)，流動(dòng)停止，推動(dòng)功不存在2、作用過(guò)程中，工質(zhì)僅發(fā)生位置變化，無(wú)狀態(tài)變化3、w推＝pv與所處狀態(tài)有關(guān)，是狀態(tài)量4、并非工質(zhì)本身的能量（動(dòng)能、位能）變化引起，而由外界做出，流動(dòng)工質(zhì)所攜帶的能量可理解為：由于工質(zhì)的進(jìn)出，外界與系統(tǒng)之間所傳遞的一種機(jī)械功，表現(xiàn)為流動(dòng)工質(zhì)進(jìn)出系統(tǒng)時(shí)所攜帶和所傳遞的一種能量§2-4焓（Enthalpy)

定義：h

=

u

+

pv

[kJ/kg]H

=

U

+

pV

[kJ]1、焓是狀態(tài)量（以相對(duì)值給定）2、H為廣延參數(shù)

H=U+pV=

m(u+pv)=mh

h為比參數(shù)3、對(duì)流動(dòng)工質(zhì)，焓代表能量(內(nèi)能+推動(dòng)功)

對(duì)靜止工質(zhì)，焓不代表能量4、物理意義：開(kāi)口系中隨工質(zhì)流動(dòng)而攜帶的、取決

于熱力狀態(tài)的能量?！?-5熱力學(xué)第一定律的基本能量方程式熱力學(xué)第一定律:能量守恒與轉(zhuǎn)換定律進(jìn)入系統(tǒng)的能量

-

離開(kāi)系統(tǒng)的能量

=系統(tǒng)內(nèi)部?jī)?chǔ)存能量的增加熱力學(xué)第一定律的文字表達(dá)式:加入系統(tǒng)的能量總和—熱力系統(tǒng)輸出的能量總和=熱力系總儲(chǔ)存能的增量EE+dE流入：流出：內(nèi)部貯能的增量：dEEE+dE或

對(duì)閉口系，

忽略宏觀動(dòng)能Uk和位能Up，可得：第一定律第一解析式—

熱功的基本表達(dá)式閉口系能量方程

W

Q

Q

=dU

+

W(輸入)（貯增）（輸出）

Q

=

U

+

W

q

=

du

+

w

q

=

u

+

w單位工質(zhì)適用條件：1）任何工質(zhì)2)任何過(guò)程閉口系能量方程中的功功（

w）

是廣義功

閉口系與外界交換的功量

q

=du

+

w準(zhǔn)靜態(tài)容積變化功

pdv拉伸功

w拉伸=-

dl表面張力功

w表面張力=-

dA

w

=

pdv

-

dl

-

dA

+…...熱力學(xué)第一定律解析式之一簡(jiǎn)單可壓縮物質(zhì)控制質(zhì)量可逆過(guò)程能量方程簡(jiǎn)單可壓縮系的可逆過(guò)程僅存在容積功

w=pdv簡(jiǎn)單可壓縮系可逆過(guò)程

q=Tds

q

=

du

+

pdv

q

=

u

+

pdvTds=du+pdv

Tds=

u+pdv熱力學(xué)恒等式討論：2）對(duì)于可逆過(guò)程3）對(duì)于循環(huán)4）對(duì)于定量工質(zhì)吸熱與升溫關(guān)系，還取決于W的“+”，“–”，大小。1）任何工質(zhì)，任何過(guò)程。例自由膨脹如圖，抽去隔板，求解：取氣體為熱力系

—閉口系？開(kāi)口系？?強(qiáng)調(diào)：功是通過(guò)邊界傳遞的能量。歸納熱力學(xué)解題思路1）取好熱力系2）計(jì)算初、終態(tài)

3）兩種解題思路從目標(biāo)反過(guò)來(lái)缺什么補(bǔ)什么從已知條件逐步推向目標(biāo)4）不可逆過(guò)程的功可嘗試從外部參數(shù)著手【例2-1】

如圖所示，閉口系內(nèi)的一定量氣體由狀態(tài)1經(jīng)1a2變化至狀態(tài)2，吸熱70kJ，同時(shí)對(duì)外做功25kJ，試問(wèn)：（1）工質(zhì)若由1經(jīng)1b2變化到2時(shí)，吸熱為90kJ，則對(duì)外做功是多少？（2）若外界對(duì)氣體做功30kJ，迫使它從狀態(tài)2經(jīng)2c1返回到狀態(tài)1，則此返回過(guò)程是吸熱過(guò)程還是放熱過(guò)程？其值為多少？【例2-1】解

（1）熱力系經(jīng)歷1a2過(guò)程后，吸熱Q=70kJ，對(duì)外做功W=25kJ，

因熱力學(xué)能是狀態(tài)參數(shù)，其變化量只與工質(zhì)的初、終態(tài)有關(guān)。所以

已知熱力系經(jīng)歷1b2過(guò)程后，吸熱Q=90kJ，則【例2-1】（2）熱力系由2變化到1，其熱力學(xué)能的變化量

外界對(duì)氣體做功

熱量為負(fù)值，表示該過(guò)程為放熱過(guò)程。

§2-6開(kāi)口系統(tǒng)能量方程式推導(dǎo)原則能量守恒原則進(jìn)入系統(tǒng)的能量-離開(kāi)系統(tǒng)的能量=系統(tǒng)儲(chǔ)存能量的變化問(wèn)題的簡(jiǎn)化：假定控制容積形狀、大小、空間位置均不隨時(shí)間改變?！蚨y(tǒng)計(jì)系統(tǒng)的總能時(shí)，不考慮系統(tǒng)整體的外觀能量，但要計(jì)及流體的流動(dòng)動(dòng)能，重力位能以及熱力學(xué)能。系統(tǒng)除與外界有物質(zhì)流交換，在沒(méi)有質(zhì)量流穿越的邊界上還可以有傳熱和作功的相互作用。——雖然假定系統(tǒng)邊界不能移動(dòng)，但是系統(tǒng)可以通過(guò)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)軸與外界交換軸功。——系統(tǒng)進(jìn)出口界面上沒(méi)有熱量和功的交換。假定進(jìn)、出口截面上存在局部平衡。——可以用流體在進(jìn)入或離開(kāi)系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)作為流體在進(jìn)、出口界面的參數(shù)。假定流動(dòng)為一元流動(dòng)——僅在沿流動(dòng)的方向上才有參數(shù)的變化。開(kāi)口系能量方程推導(dǎo)

Wi

Q

min

moutuinuoutgzingzout能量守恒原則進(jìn)入系統(tǒng)的能量

-離開(kāi)系統(tǒng)的能量

=系統(tǒng)儲(chǔ)存能量的變化推動(dòng)功的引入

Q

+

min(u

+

c2/2

+gz)in-

mout(u

+

c2/2

+gz)out

-

Wi

=

dEcv這個(gè)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)不符少了推動(dòng)功

Wi

Q

min

moutuinuoutgzingzout開(kāi)口系能量方程

Q

+

min(u

+

c2/2+gz)in-

mout(u

+

c2/2+gz)out

-

Wi

=

dEcv

Wi

Qpvin

moutuinuoutgzingzout

minpvout開(kāi)口系能量方程微分式

Q

+

min(u

+

pv+c2/2+gz)in-

Wi

-

mout(u

+

pv+c2/2+gz)out

=

dEcv工程上常用流率(單位時(shí)間內(nèi)某一量的值的大?。╅_(kāi)口系能量方程微分式(Cont.)當(dāng)有多條進(jìn)出口：流動(dòng)時(shí)，總一起存在焓的引入定義：焓

h

=u

+

pvhh開(kāi)口系能量方程穩(wěn)定流動(dòng)能量方程SteadyStateSteadyFlow(SSSF)穩(wěn)定流動(dòng)的定義若工質(zhì)流動(dòng)過(guò)程中，開(kāi)口系統(tǒng)中（包括進(jìn)、出口截面上）各點(diǎn)工質(zhì)的熱力學(xué)狀態(tài)及流動(dòng)情況（流速、流向）不隨時(shí)間變化時(shí)，則稱系統(tǒng)處于穩(wěn)定流動(dòng)過(guò)程。1、系統(tǒng)各截面狀態(tài)參數(shù)不隨時(shí)間變化2、系統(tǒng)與外界的能量交換不隨時(shí)間變化3、系統(tǒng)自身能量貯存與質(zhì)量貯存不隨時(shí)間變化穩(wěn)定流動(dòng)條件1、2、3、軸功Shaftwork每截面狀態(tài)不變4、

min

Wi

Q

moutuinuoutgzingzout穩(wěn)定流動(dòng)能量方程的推導(dǎo)穩(wěn)定流動(dòng)條件0穩(wěn)定流動(dòng)能量方程的推導(dǎo)(Cont.)1kg工質(zhì)穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)的能量方程穩(wěn)定流動(dòng)能量方程適用條件：任何流動(dòng)工質(zhì)任何穩(wěn)定流動(dòng)過(guò)程穩(wěn)定流動(dòng)能量方程分析宏觀運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能過(guò)程中消失的熱能控制容積中的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系穩(wěn)定流動(dòng)能量方程分析技術(shù)功wt能量轉(zhuǎn)換關(guān)系分析（I）穩(wěn)流開(kāi)口系閉口系兩種過(guò)程中消失了的熱能數(shù)量上都等于（q－u）任何情況下，熱力過(guò)程造成的熱變功效果只是（q－

u），即

膨脹功工質(zhì)的膨脹功是熱變功的根源穩(wěn)流開(kāi)口與閉口的能量方程容積變化功w技術(shù)功wt閉口穩(wěn)流開(kāi)口等價(jià)軸功ws推動(dòng)功

(pv)幾種功的關(guān)系？幾種功的關(guān)系wwt△(pv)c2/2wsg△z做功的根源ws簡(jiǎn)單可壓縮系可逆過(guò)程的技術(shù)功可逆過(guò)程簡(jiǎn)單可壓縮系可逆過(guò)程熱力學(xué)第一定律解析式之一熱力學(xué)第一定律解析式之二技術(shù)功在示功圖上的表示§2-7能量方程式的應(yīng)用熱力學(xué)問(wèn)題經(jīng)?？珊雎詣?dòng)、位能變化例：c1=1

m/sc2=30

m/s

(c22-c12)/

2=0.449

kJ/kgz1=0mz2=30mg(z2-z1)=0.3kJ/kg1bar下,0

oC水的