《工程熱力學(xué)》知識(shí)點(diǎn)復(fù)習(xí)總結(jié)

1、第一部分 (第一章第五章)一、概念（一）基本概念、基本術(shù)語(yǔ)1、工程熱力學(xué)：工程熱力學(xué)是從工程的觀點(diǎn)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(wèn)題。2、熱力系統(tǒng)：通常根據(jù)所研究問(wèn)題的需要，人為地劃定一個(gè)或多個(gè)任意幾何面所圍成的空間作為熱力學(xué)研究對(duì)象。這種空間內(nèi)的物質(zhì)的總和稱為熱力系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱系統(tǒng)。3、閉口系統(tǒng)：沒(méi)有物質(zhì)穿過(guò)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(shí)又稱為控制質(zhì)量系統(tǒng)。4、開口系統(tǒng)：有物質(zhì)流穿過(guò)邊界的系統(tǒng)稱為開口系統(tǒng)。開口系統(tǒng)總是一種相對(duì)固定的空間，故又稱開口系統(tǒng)為控制體積系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱控制體。5、絕熱系統(tǒng)：系統(tǒng)與外界之間沒(méi)有熱量傳遞的系統(tǒng)，稱為絕熱

2、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(jiǎn)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(qiáng)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(gè)系統(tǒng)的參數(shù)值相同，與質(zhì)量多少無(wú)關(guān)，沒(méi)有可加性的狀態(tài)參數(shù)稱為強(qiáng)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(chǎng)除外）的條件下，如果系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)不隨時(shí)間變化，則該系統(tǒng)所處的狀態(tài)稱為平衡狀態(tài)。12、熱力過(guò)

3、程：把工質(zhì)從某一狀態(tài)過(guò)渡到另一狀態(tài)所經(jīng)歷的全部狀態(tài)變化稱為熱力過(guò)程。13、準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程：理論研究可以設(shè)想一種過(guò)程，這種過(guò)程進(jìn)行得非常緩慢，使過(guò)程中系統(tǒng)內(nèi)部被破壞了的平衡有足夠的時(shí)間恢復(fù)到新的平衡態(tài)，從而使過(guò)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(gè)過(guò)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(guò)程。14、可逆過(guò)程：當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行正、反兩個(gè)過(guò)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(guò)程稱為可逆過(guò)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(guò)程稱為熱力循環(huán)，簡(jiǎn)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(jì)

4、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(gè)可逆定溫過(guò)程與兩個(gè)可逆絕熱過(guò)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：所有工作于同溫?zé)嵩磁c同溫冷源之間的一切熱機(jī)，以可逆熱機(jī)的熱效率為最高。在同溫?zé)嵩磁c同溫冷源之間的一切可逆熱機(jī)，其熱效率均相等。19、孤立系統(tǒng)熵增原理：孤立系統(tǒng)的熵只能增大（不可逆過(guò)程）或不變（可逆過(guò)程），決不可能減小，此為孤立系統(tǒng)熵增原理，簡(jiǎn)稱熵增原理。（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(gè)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

5、稱為壓力（又稱壓強(qiáng)）。3、比容：?jiǎn)挝毁|(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(guò)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(diǎn)，分子相互之間沒(méi)有作用力（引力和斥力）。5、比熱：?jiǎn)挝晃锪康奈矬w，溫度升高或降低1所吸收或放出的熱量，稱為該物體的比熱，即。6、定容比熱：在定容情況下，單位物量的氣體，溫度變化所吸收或放出的熱量，稱為該氣體的定容比熱，即。7、定壓比熱：氣體加熱在壓力不變的情況下進(jìn)行，加入的熱量部分用于增加氣體的內(nèi)能，使其溫度升高，部分用于推動(dòng)活塞升高而對(duì)外作膨脹功。即：。（三）與能量有關(guān)的概念1、功：在熱力學(xué)里，我們這樣來(lái)定義功：“功

6、是物系間相互作用而傳遞的能量。當(dāng)系統(tǒng)完成功時(shí)，其對(duì)外界的作用可用在外界舉起重物的單一效果來(lái)代替。”2、膨脹功：由于系統(tǒng)容積發(fā)生變化（增大或縮?。┒ㄟ^(guò)界面向外界傳遞的機(jī)械功稱為膨脹功，也稱容積功。3、軸功：系統(tǒng)通過(guò)機(jī)械軸與外界傳遞的機(jī)械功稱為軸功。4、流動(dòng)功：開口系統(tǒng)因工質(zhì)流動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)動(dòng)能、位能的增量與軸功三項(xiàng)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(chǔ)存能：系統(tǒng)儲(chǔ)存的能量稱為儲(chǔ)存能，它有內(nèi)部?jī)?chǔ)存能和外部?jī)?chǔ)存能之分。8、內(nèi)部?jī)?chǔ)存能：儲(chǔ)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(yùn)動(dòng)形式有關(guān)，稱

7、為內(nèi)能（或內(nèi)儲(chǔ)存能）。9、外部?jī)?chǔ)存能：與系統(tǒng)整體運(yùn)動(dòng)以及外界重力場(chǎng)有關(guān)的能量,稱為外儲(chǔ)存能。10、焓：焓的定義式為。對(duì)于流動(dòng)工質(zhì)，焓具有能量意義，它表示流動(dòng)工質(zhì)向流動(dòng)前方傳遞的總能量（共四項(xiàng)）中取決于熱力狀態(tài)的那部分能量。對(duì)于不流動(dòng)工質(zhì)，因不是流動(dòng)功，焓只是一個(gè)復(fù)合狀態(tài)參數(shù)，沒(méi)有明確的物理意義。11、熵：熵是一種廣延性的狀態(tài)參數(shù)。熵的定義式，即熵的變化等于可逆過(guò)程中系統(tǒng)與外界交換的熱量與熱力學(xué)溫度的比值。二、公式（一）基本定律、基本方程1、理想氣體狀態(tài)方程 （物量表示的狀態(tài)方程式） （物量表示的狀態(tài)方程式） （物量表示的狀態(tài)方程式） （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

8、方程 （任何工質(zhì)，任何過(guò)程） （任何工質(zhì)，任何過(guò)程） （可逆過(guò)程） （可逆過(guò)程）（2）開口系統(tǒng)能量方程（3）開口系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流能量方程 （任何工質(zhì)，任何過(guò)程） （任何工質(zhì)，任何過(guò)程） （可逆過(guò)程） （可逆過(guò)程）3、熱力學(xué)第二定律 （循環(huán)過(guò)程） （閉口系統(tǒng)） （閉口系統(tǒng)） （孤立系統(tǒng)或閉口絕熱系統(tǒng)）（二）基本公式1、溫度2、循環(huán)效率3、理想氣體比熱 （梅耶公式）4、系統(tǒng)總儲(chǔ)存能5、理想氣體內(nèi)能變化 （理想氣體，任何過(guò)程） （理想氣體，任何過(guò)程）6、理想氣體焓變計(jì)算 （理想氣體，任何過(guò)程） （理想氣體，任何過(guò)程）7、理想氣體熵變計(jì)算8、膨脹功 （僅適用于可逆過(guò)程）9、流動(dòng)功 （移動(dòng)工質(zhì)進(jìn)、出控制體凈

9、流動(dòng)功）10、技術(shù)功 （任何工質(zhì)，任何過(guò)程） （任何工質(zhì)，任何過(guò)程） （可逆過(guò)程） （可逆過(guò)程）11、熱量12、多變指數(shù)13、多變比熱14、活塞式壓氣機(jī)余隙百分比15、多級(jí)壓氣機(jī)每級(jí)升壓比16、卡諾循環(huán)熱效率17、作功能力損失18、熵方程 （閉口系統(tǒng)） （穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流的開口系統(tǒng)）（三）導(dǎo)出公式1、多變過(guò)程的過(guò)程方程式2、多變過(guò)程初、終狀態(tài)參數(shù)間的關(guān)系 （） （） （）3、膨脹功4、技術(shù)功5、熱量三、圖（一）多變過(guò)程在圖和圖上的分布規(guī)律（1）圖多變過(guò)程線在圖上的斜率： （2）圖多變過(guò)程線在圖上的斜率： （二）在圖和圖上各線群的大小變化趨向（三）過(guò)程中、和正負(fù)值的判斷膨脹功的正負(fù)應(yīng)以過(guò)起點(diǎn)的定容線為分

10、界。圖上，由同一起點(diǎn)出發(fā)的多變過(guò)程線，若位于定容線的右方，各過(guò)程的為正，反之為負(fù)。圖上，的過(guò)程線位于定容線的右下方；的過(guò)程線位于定容線的左上方。技術(shù)功的正負(fù)應(yīng)以過(guò)起點(diǎn)的定壓線為分界。圖上，由同一起點(diǎn)出發(fā)的多變過(guò)程線，若位于定壓線的下方，各過(guò)程的為正，反之則負(fù)。圖上，的過(guò)程線位于定壓線的右下方；的位于定壓線的左上方。熱量的正負(fù)以過(guò)起點(diǎn)的定熵線為分界。顯然，圖上，任何同一起點(diǎn)的多變過(guò)程線，若位于定熵線的右方，則；反之。圖上，若位于定熵線右上方，；反之。的正負(fù)以過(guò)起點(diǎn)的定溫線為分界。圖上，任何同一起點(diǎn)的多變過(guò)程線，若位于定溫線之上，反之則。圖上，的過(guò)程位于定溫線的右上方；反之則位于定溫線的左下方。（

11、四）根據(jù)過(guò)程的要求，在圖和圖上表示該過(guò)程例如，要求將工質(zhì)又膨脹、又吸熱、又降溫的過(guò)程表示在圖和圖上。步驟如下：先在圖和圖上畫出四條基本過(guò)程線，如圖3-4所示。找出工質(zhì)膨脹的區(qū)域。圖上在定容線右側(cè)，圖上在定容線右下側(cè)，如圖3-4所示的1區(qū)域。找出工質(zhì)吸熱的區(qū)域。圖上在定熵線右上側(cè)，圖上在定熵線右側(cè)，如圖3-4所示的2區(qū)域。找出工質(zhì)降溫的區(qū)域。圖上在定溫線左下側(cè)，圖上在定溫線下側(cè)，如圖3-4所示的3區(qū)域。在圖、圖上，所標(biāo)的以上3個(gè)區(qū)域重疊區(qū)域，就是工質(zhì)又膨脹、又吸熱、又降溫的區(qū)域。從點(diǎn)向該區(qū)域畫一條線，該過(guò)程線即為所要求的過(guò)程線，見圖3-4所示。四、過(guò)程多變過(guò)程 1、時(shí)， ，表示定壓過(guò)程；2、時(shí)，

12、表示定溫過(guò)程；3、時(shí)，表示定熵過(guò)程；4、時(shí)，表示定容過(guò)程。第二部分 水蒸氣一、概念1、汽化：物質(zhì)由液相轉(zhuǎn)變?yōu)闅庀嗟倪^(guò)程，稱為汽化。氣化有蒸發(fā)和沸騰兩種形式。蒸發(fā)是指液體表面的汽化過(guò)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(guò)程，它只能在達(dá)到沸點(diǎn)溫度時(shí)才會(huì)發(fā)生。2、凝結(jié)：物質(zhì)由氣相轉(zhuǎn)變?yōu)橐合嗟倪^(guò)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(dòng)態(tài)平衡狀況稱為水蒸氣的飽和狀態(tài)。4、汽化潛熱：將飽和液體轉(zhuǎn)變成同溫度的干飽和蒸汽所需要的熱量。5、干度：?jiǎn)挝毁|(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(diǎn)：當(dāng)溫度超過(guò)一定值時(shí)，液相不可能存在，而只可能是氣相。稱為臨界溫

13、度，與臨界溫度相對(duì)應(yīng)的飽和壓力稱為臨界壓力。所以，臨界溫度和壓力是液相與氣相能夠共存時(shí)的最高值。當(dāng)壓力高于臨界壓力時(shí)，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(gè)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)。二、公式1、干度2、濕飽和蒸汽的參數(shù)值3、汽化潛熱三、圖1、水蒸氣的圖和圖 2、水蒸氣的焓熵圖四、過(guò)程1、定壓過(guò)程2、定容過(guò)程3、定溫過(guò)程4、絕熱過(guò)程第三部分 濕空氣一、概念1、未飽和空氣：由干空氣與過(guò)熱水蒸氣（狀態(tài)點(diǎn)）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(jì)（又稱干球溫度計(jì)）測(cè)得的

14、溫度就是干球溫度。4、露點(diǎn)溫度：露點(diǎn)溫度是對(duì)應(yīng)于水蒸氣分壓力下的飽和溫度，簡(jiǎn)稱露點(diǎn)。5、絕熱飽和溫度：在絕熱的條件下對(duì)濕空氣加入水分，并盡其蒸發(fā)而使?jié)窨諝膺_(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)所對(duì)應(yīng)的溫度。6、濕球溫度：指用濕紗布包裹的濕球溫度計(jì)測(cè)得的濕紗布中水的溫度。7、絕對(duì)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(duì)濕度。8、相對(duì)濕度：濕空氣的絕對(duì)濕度與同溫度下飽和空氣的飽和絕對(duì)濕度的比值，稱為相對(duì)濕度。9、含濕量：在含有干空氣的濕空氣中，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：濕空氣的含濕量與同溫下飽和空氣的含濕量，的比值稱為飽和度。11、濕空氣的容積：濕空氣的容積是干空

15、氣為基準(zhǔn)定義的，它表示在一定溫度和總壓力下，干空氣和水蒸氣所占有的容積，即干空氣的濕空氣容積。12、濕空氣的焓值：濕空氣的焓是以干空氣為基準(zhǔn)來(lái)表示的，它是干空氣的焓和水蒸氣的焓的總和。13、熱濕比：為了說(shuō)明過(guò)程中焓和含濕量的變化，可以用狀態(tài)變化前后的焓差和含濕量差的比值來(lái)描繪過(guò)程。它反映了過(guò)程的方向與特征。這個(gè)比值稱為熱濕比。其定義式是。熱濕比在圖上反映了過(guò)程線的傾斜度，因此，也稱角系數(shù)。二、公式1、濕空氣的總壓力2、濕空氣的分子量及氣體常數(shù)3、絕對(duì)濕度 4、相對(duì)濕度5、含濕量（比濕度）6、飽和度7、濕空氣的容積8、濕空氣的密度9、濕空氣的焓值 10、濕空氣中干空氣的質(zhì)量11、熱濕比三、濕空氣

16、的焓濕圖1定含濕量線定線是一組垂直線，自左向右值逐漸增加，縱坐標(biāo)為的定線。常常在圖的上方或下方畫一個(gè)水平軸來(lái)標(biāo)出含濕量的值。2定焓線定線作成一組與縱坐標(biāo)軸夾角為的平行直線。沿縱坐標(biāo)軸的零點(diǎn)以上焓為正值；零點(diǎn)以下焓為負(fù)值，自下向上焓值逐漸增加。縱坐標(biāo)軸上的讀數(shù)也是干空氣在不同溫度下的焓值。3定溫（干球溫度）線根據(jù)的關(guān)系式，可以看出，當(dāng)為定值時(shí)，與成線性關(guān)系，其斜率為正值并隨的升高而增大。由于各定溫線的溫度不同，每條定溫線的斜率不等，所以各定溫線不是平行的。但斜率中的遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于的值，所以各定溫線又幾乎是平行的。4定相對(duì)濕度線根據(jù)的關(guān)系式。在一定的大氣壓力下，當(dāng)值一定時(shí)，含濕量與水蒸氣飽和分壓力之間有

17、一系列的對(duì)應(yīng)值，而又是溫度的單值函數(shù)。因此，當(dāng)為某一定值時(shí)，把不同溫度的飽和分壓力值代入式，就可得到相應(yīng)溫度下的一系列值。在圖上可得到相應(yīng)的狀態(tài)點(diǎn)，連接這些狀態(tài)點(diǎn)，就可得出某一條向上凸出的定相對(duì)濕度線。顯然，的定相對(duì)濕度線就是干空氣，亦即縱坐標(biāo)軸；的相對(duì)濕度線是飽和濕空氣線，也稱臨界線。它將圖分成兩部分，上部為未飽和濕空氣區(qū)域，；線上各點(diǎn)是飽和濕空氣；下部沒(méi)有實(shí)際意義，因?yàn)檫_(dá)到時(shí)已經(jīng)飽和，再冷卻則水蒸氣凝結(jié)為水析出，濕空氣仍保持應(yīng)該指出，如大氣壓力，則相應(yīng)壓力的水蒸氣飽和溫度。當(dāng)濕空氣溫度時(shí)，定線是向上凸出的曲線，它表征，在一定值下，隨著溫度（或焓值）的增加，濕空氣中的含濕量相應(yīng)增加。當(dāng)濕空氣

18、溫度時(shí)，水蒸氣飽和分壓力能達(dá)到的極限值是，這時(shí)，說(shuō)明相對(duì)濕度與無(wú)關(guān)，僅與（或）有關(guān)。因此，在圖上，定線超過(guò)與相應(yīng)的飽和溫度線之后變成一條與等線平行垂直向上的直線。由于在空調(diào)工程中，高溫空氣不常采用，附錄中給出的圖未示出這種情況。但在干燥工程中所應(yīng)用圖，濕空氣的溫度往往超過(guò)，所給出的圖中定線就包括上述的垂直線段。5水蒸氣分壓力線由,可得。當(dāng)大氣壓力為一定值時(shí)，水蒸氣分壓力僅與含濕量有關(guān)，即。這說(shuō)明在的圖上，與不是相互獨(dú)立的兩個(gè)狀態(tài)參數(shù)。當(dāng)時(shí)，與近似成直線關(guān)系。因此，可以在圖上給出與之間的變換線。可利用曲線下面的空檔，將與相對(duì)應(yīng)的值表示在圖右下方的縱軸上，也可以表示在橫坐標(biāo)軸上，如附錄圖2所給出的圖。6定濕球溫度線在工程計(jì)算中完全可用定焓線來(lái)代替定濕球溫度線，定焓線與線的交點(diǎn)所通過(guò)的定溫線的溫度值，就是這條定濕球溫度線的濕球溫度值，此時(shí)。7露點(diǎn)溫度露點(diǎn)是指在水蒸氣分壓力不變的情況下冷卻到飽和狀態(tài)時(shí)的溫度，也就是在含濕量不變的情況下冷卻到飽和狀態(tài)時(shí)的溫度。在圖上如圖8-6所示：從初態(tài)