热力学基本定律

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1、工程热力学EngineeringThermodynamics教案第一部分热力学基本定律第一章基本概念及定义（4学时）1.教学目标及基本要求了解热力系的定义；平衡状态的概念、平衡条件；掌握基本状态参数的定义、计量及不同单位间的换算；掌握准平衡过程的定义，理解提出准平衡过程概念的意义和作用。2.各节教学内容及学时分配1-1热力系（0.5学时）1-2热力系的描述（0.5学时）1-3基本状态参数（1.5学时）1-4状态方程，状态参数坐标图（1学时）1-5热力过程及循环（0.5学时）3.重点难点热力系统；状态及平衡状态；状态参数及其特性；可测的基本参数；热平衡及热力学第零定律；状态参数坐标图；

2、热力过程和循环；准平衡过程；状态量和过程量；尺度量和强度量。4.教学内容的深化和拓宽概念和认识：各种实际的正/逆热力循环（动力循环、制冷循环）及其作用。从教材的“计算机应用、工程设计及问题讨论”中选择一题进行讨论和引导。5.教学方式讲授，讨论，.ppt幻灯6.教学过程中应注意的问题注意：复习《绪论》中关于热力学研究方法的内容，说明热力学状态参数是宏观参数；重点说明准平衡过程概念的理论意义和实用意义。7.思考题和习题思考题：教材的课后自检题（选一、二题在课堂上讨论）习题：教材习题第一章2~6,12,15（可变）工程热力学EngineeringThermodynamics教案8.师生互动

3、设计提问并启发讨论：观察过某个热力系统的状态变化吗？留意过系统状态变化伴随有系统与外界的能量交换吗？思考过状态变化与能量交换间的联系吗？用过压力计、温度计吗？了解温度的概念吗？对照热力学Law0，讨论：是否所有事物都有“若A=B且A=C则必有B=C的规律”？[例：ABC三个班足球或歌咏比赛。引导得出结论：状态量才有此规律]请学生举例：尺度量，强度量请学生举例：热力过程、热力循环如爆炸这样的过程，能不能作准平衡过程处理？为什么？9.讲课提纲、板书设计第一部分热力学基本定律第一章基本概念及定义1-1热力系—热力学分析的对象★.ppt图示：热力系统概念外界（环境）——除热力系以外的外部世界

4、，但一般仅指与热力系有关（有相互作用：W功/Q热/m质交换）的部份。界面（边界）——可以是实际存在的，亦可是假想的。分析：1.热力系的状态及状态变化（状态——热力状态）怎样描述？如何变？变的规律？2.热力系与外界的相互作用（能/质交换）——交换了什么？谁给谁？数量？3.以上二方面的联系——状态变化乃因与外界有作用，反之与外界作用必导致系统改变状态。则其间关系如何？能否通过了解热力系的状态变化，而得知其与外界的能量交换？分类：与外界作用情况：开口系，封闭系热力系内部情况：平衡/非平衡系，均匀（单相）/非均匀，单元/多元，…特殊：绝热系，独立系；热源（冷源），功源；…针对不同问题，采用不

5、同系统，可方便分析。1-2热力系的描述（描述——说明该热力系的性质）一、热力系的状态，平衡状态，状态参数工程热力学EngineeringThermodynamics教案状态（热力（学）状态）——热力系在某瞬间所呈现的宏观物理状况。状态参数——描述热力系状态的参数。虽然微观上是与物质微粒热运动——（气体）分子疏密、运动剧烈程度——有关的量，但（记得！）热力学中只用宏观量：p，V，T，U，…。有时也引入一些外部参数作为状参如系统整体的速度、高度等。平衡状态（概念、定义）★.ppt图示：气缸的热、力平衡**提示学生不要只背定义，而应着重注意3点：(1)热/力平衡，条件是温/力差消失；(2)

6、热力系的平衡，意味着所有的不平衡势差已消失；平衡/非平衡热力系，其各状态参数有/无确定值。(3)提出“平衡状态”概念的意义，在于易研究（可用确定的参数值描述之，进而可分析/计算之）。虽然实际工程问题中的热力系很少是平衡状态的——毋宁说正是利用了不平衡（即平衡被破坏，系统发生状态变化）来实现能量交换的——但一定条件下，可视实际状态变化过程中的各点为接近平衡态。有误差可修正。二、状态参数的特性★.ppt图示：系统的尺度量和强度量；“微团”状态参数可分为二大类。尺度量——与系统所含物质数量（m,n）有关的量，具可加性（m,n,U,S,…）强度量——与系统所含物质数量无关，在“点”上定义的量

7、，无可加性（p,T,…）（“点”——含足够分子的微团，非几何上的点）比参数——尺度量对m（或n）的微商，具强度量性质δVV比体积v=均匀系v=δmmδU比热力学能u=δm状态一定，则状态值一定，即状态参数是状态的单值函数。确定状态参数的函数是状态函数（或谓点函数）。状态参数ξ的数学特征：2dξ=ξ−ξ，ddξ=ξ=0∫121∫∫î12−−1与积分路径（状态变化途径）无关。状态函数的微分是全微分。工程热力学EngineeringThermodynamics教