工程热力学绪论、第一章

工程热力学

常国峰 changguofeng@http://doc.guandang.net

考核方法 期末考核70% 平时成绩30%出勤、作业、实验出勤作业实验

绪论一、什么是工程热力学热力学是一门研究物质的能量、能量传递和转换以及能量与物质性质之间普遍关系的科学转换以及能量与物质性质之间普遍关系的科学。工程热力学是热力学的工程分支，是在阐述热力学普遍原理的基础上，研究这些原理的技术应用的学科着重研究的是热能和其它形式能量(机械的学科，着重研究的是热能和其它形式能量(机械能)之间的转换规律及其工程应用(间接利用)。

能源转换利用的关系生物质风能燃料电池风车发电机水能水车水轮机电动机电化学能燃烧核能裂变聚变热机械能热机直接利用能二次能源地热能利用太阳能光热转换一次能源 (天然存在)光电转换

能 90%

二、工程热力学的研究主要内容和发展过程1、热力学的基本概念与基本定律 2、工质的热力性质和热力过程：理想气体、实际气体、蒸工质的热力性质和热力过程理想气体实际气体蒸气和湿空气等 3、工程热力学的应用：工程热力过程、热力循环、装置的程热力学的应用程热力过程热力循环装置的分析1763-1784年瓦特蒸汽机使用于生产； 1842年、1842-1848迈尔和焦耳各自独立发现热力学第一定律；年、迈尔和焦耳各自独发现热力学第定律； 1824年、1850-1851年克劳修斯和开尔文独立提出热力学第二定律； 1906 1912年能斯特提出了热力学第三定律 1906-1912年能斯特提出了热力学第三定律

三、热力学的研究方法1、宏观方法：连续体，用宏观物理量描述其状态，其基本规律是无数经验的总结宏观(经典)热力学

√

2、微观方法：从微观粒子的运动及相互作用角度研究微观方法从微观粒子的运动及相互作用角度研究热现象及规律微观(统计)热力学

第一章基本概念热力系统:人为分割出来的研究对象。边界：分隔系统与外界的分界面。外界：边界以外与系统相互作用的物体称为外界或环境。边界热力系统热力系统

外界

边特性边界特性边界可以是固定的、也可以是移动的边界可以是真实的、也可以是虚构的固定边界移动边界固定虚构的边界

热力系统分类以系统与外界间能量和物质交换情况划分有无是否传质是否传热是否传功是否传热、功、质是否传热功质开口系非绝热系非绝功系非孤立系非孤系闭口系绝热系绝功系孤立系孤系

工程热力学研究的热力系统开口系闭口系绝热系孤立系系统与外界不仅有能量交换而且有物质交换系统与外界只有

能量交换而没有物质交换系统与外界间没有热量交换系统与外界既无能量交换又无物质交换

热源(冷源):与外界仅有热量交换，且有限热量的交换不引起系统温度变化的热力系统。(环境)

热力系统1 开口系

1 W 4

m Q

2

1+2 闭口系 1+2+3 绝热闭口系 1+2+3+4 1 2 3 4 孤立系

3

热力系统其它分类方式均匀系物理化学性质非均匀系其它分类方式工质种类相态单相多相单元系多元系

第二节工质的热力状态及其基本状态参数工质：用来实现能量相互转换的每届物质称为工质。理想气体实际气体蒸汽理想气体、实际气体、蒸汽一、状态与状态参数热力状态：工质在热力变化过程中的某一瞬间所呈现的热力状态工质在热力变化过程中的某瞬间所呈现的宏观物理状况，称为工质的热力学状态，简称状态。状态参数：描述工质所处状态的宏观物理量称为状态参数。 v )、常见状态参数：温度(T)、压力(p)、比容(密度( )、内能(u)、焓(h)、熵(s)、 (ex)、自由能(f)、自由焓(g)等

工质常用状态参数状态参数的分类 压力p 温度T可直接(容易测)用仪器测量，可测参数，基本状态参数； 体积V 热力能U 热力学能 焓H通过热力学方法由基本参数推导而来，不可测参数。 熵S

强度性参数与广延性参数强度性参数量：与系统质量无关的参数如压力 p、温度温度T广延性参数：与系统质量有关的参数 可加性如体积 V、热力学能 U、焓 H、熵S比参数： V U H S v u h s m m m m比熵比内能比焓比体积

单位：/kg

/kmol具有强度参数的性质

二、基本状态参数1温度传统：物体冷热程度的标志传统：物体冷热程度的标志。温度的定义：物质具备某种宏观性质。当各物质的这一性质不同时，它们若相互接触，其间将有净能流传性质不同时它们若相互接触其间将有净能流传递；当这一性质相同时，它们之间达到热平衡。这一宏观物理性质就是温度(决定系统间是否存在热平衡的宏观物理量)。温标-温度的表示方法温标的组成：1. 1基准点，2. 2刻度