[工学]热力学基础

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1、第一篇热能基础知识第一章热力学基础1、工质：在热力机械中实现热能与机械能相互转换的物质。热源、冷源；2、热力系统：为了研究方便所选取的某些固定的物质或某个固定空间的物质。外界，边界；闭口系统：开口系统：绝热系统：孤立系统：第一节基本概念闭口系统示意图开口系统示意图◇绝热系统：系统与外界之间无热量交换的系统。●严格地讲，因自然界中不存在完全隔热的材料，完全绝热的系统是不存在的。绝热系统只是当系统与外界传递的热量小到可以忽略不计时的一种简化模式。热力工程中许多系统接近于绝热系统，如：汽轮机、喷管等。◇孤立系统：系统与外界之间既无

2、能量（功、热量）交换又无物质交换的系统。孤立系统示意图3、热力学状态：热力学系统在某瞬间所处的宏观物理状况。4、状态参数：描述系统宏观物理状况的物理量。★基本状态参数:比体积v－密度压力(压强)p－绝对压力，表压力，真空度；温度T－绝对温度，摄氏温度；其它状态参数：U，H，S等第一节基本概念（1）状态参数的唯一性：是状态的单值函数。◇状态一定，描写的状态参数也就一定；◇若状态发生变化，至少有一种状态参数改变；◇状态参数的变化只与给定的初始与最终状态，而与变化过程中的一切中间状态或路径无关。◇其微量是全微分：◇沿闭合路径的积分

3、为零：（2）状态参数的数学特征：◇是状态的点函数：x：工质某一状态参数注意：◇2种温标仅起点不同：t=0℃时，T=273.15K，温度间隔完全相同：△t=△T；◇273.15的数值是由国际计量会议决定的。(3)热力学温标与摄氏温标的关系：（4）相对压力和绝对压力●绝对压力：工质的真实压力，P●相对压力：工质的真实压力与当地大气压力B之间的差值，Pg◇表压力：相对压力为正压时（P>B），Pg◇真空度：相对压力为负压时（P

4、的关系：P—绝对压力；B—当地大气压力；Pg—表压力；H—真空度。注意：●绝对压力不变，因大气压力变化，表压力和真空度也会变化。●只有绝对压力才能表征工质所处的状态，才是状态参数。各压力间的关系5、平衡状态：在不受外界影响的条件下，系统的状态不随时间而变化，系统就处于热力平衡状态。条件：热平衡、力平衡；状态方程式:f(p,v,T)=0状态参数坐标图；第一节基本概念讨论：（1）系统平衡与稳定（2）系统平衡与均匀平衡必稳定，稳定不一定平衡。平衡不一定均匀6、热力过程：系统内部工质从一个状态出发，经过一系列的中间状态变化到达另一个

5、状态，它所经历的全部过程。准平衡过程特点：自动恢复；实线示图；可逆过程特点：准平衡过程+无能量耗散；实际过程均为不可逆过程；第一节基本概念★可逆过程熵的变化：系统吸热熵增；系统放热熵减；绝热过程熵不变。(可逆绝热过程）可逆绝热过程又称等熵过程。等熵过程必为绝热过程；绝热过程不一定是等熵过程；7、功：热力学的功是系统通过边界与外界传递的能量，并使重物移动。注意符号正负。δW=pdV对外做功：为正，体积膨胀。8、热量：因为温度不同通过边界传递的能量。与功的差别是不能举起重物。δQ=TdS吸热：为正，熵增大。注意：功和热量均为过程

6、量；9、热力循环：系统内部工质从一个初始状态出发，经过一系列的状态变化又回到初始状态，它所经历的封闭过程叫热力循环。第一节基本概念（1）正循环顺时针方向运行的热力循环。输出正功。循环热效率：（2）逆循环逆时针方向运行的热力循环。第一节基本概念制冷系数供热系数1、热力学第一定律：自然界物质所具有的能量，既不能创造也不能消灭，只能从一种形态转化为另一种形态，转换过程中能量的总量守恒。2、热力学能、焓、总能热力学能:U焓：H＝U＋pV系统总能：热力学能＋宏观动能＋宏观位能E=U+Ek+Ep＝U＋mc2/2＋mgz第二节热力学第一定

7、律3、闭口系统能量方程式可逆过程：第二节热力学第一定律4、开口系统稳定流动能量方程式推动功：技术功：（可逆）第二节热力学第一定律1、理想气体模型和状态方程（1）理想气体模型：分子不占体积；分子间无任何作用力；弹性碰撞。（表明与实际气体的区别）（2)状态方程式：pv=RgT2、理想气体的比热定义：单位物量的工质，温度升高或降低一度所吸收的热量。c=(δq/dT)注意：三种不同单位。第三节理想气体3、定容比热、定压比热：cv=(∂u/∂T)v=du/dT(理想气体)cp=(∂h/∂T)p=dh/dT(理想气体)cp-cv=Rg第

8、三节理想气体比热比:定压比热与定容比热的比值。●cp恒大于cv，但cp–cv恒为常数：R●气体常数R的物理意义：1kg某种理想气体定压升高1k对外作的功。●对固体和液体，因其膨胀性很小，可认为：4、理想气体热力学能、焓、熵Δu=cvΔTΔh=cpΔTΔs=cvln(T2/T1)+Rgln(