工程热力学(讲义)

《工程热力学(讲义)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、1课程学习1.1热力学基本定律1.1.1热力学基本概念及定义第一节热力系热力系：由界面包围着的作为研究对象的物体的总和。按热力系与外界进行物质交换的情况可将热力系分为：闭口系(或闭系)--与外界无物质交换，为控制质量(c.m.)；开口系(或开系)--与外界之间有物质交换，把研究对象规划在一定的空间范围内，称控制容积(c.v.)。按热力系与外界进行能量交换的情况将热力系分为：简单热力系--与外界只交换热量及一种形式的准静功；绝热系--与外界无热交换；孤立系--与外界既无能量交换又无物质交换。按热力系内部状况将热力系分为：单元系--只包含一种化学成分的物质；多元系--包含两种以上化学成分的物质；

2、均匀系--热力系各部分具有相同的性质；均匀系--热力系各部分具有不同的性质。工程热力学中讨论的热力系：简单可压缩系--热力系与外界只有准静功的交换，且由压缩流体构成。第二节热力系的描述热力系的状态、平衡状态及状态参数*热力系的状态：热力系在某一瞬间所呈现的宏观物理状况。在热力学中我们一般取设备中的流体工质作为研究对象，这时热力系的状态即是指气体所呈现的物理状况。*平衡状态：在没有外界影响的条件下系统的各部分在长时间内不发生任何变化的状态。处于平衡状态的热力系各处的温度、压力等参数是均匀一致的。而温差是驱动热流的不平衡势，温差的消失是系统建立平衡的必要条件。对于一个状态可以自由变化的热力系而言

3、，如果系统内或系统与外界之间的一切不平衡势都不存在，则热力系的一切可见宏观变化均将停止，此时热力系所处的状态即是平衡状态。各种不平衡势的消失是系统建立起平衡状态的必要条件。*状态参数：用来描述热力系平衡态的物理量。处于平衡态的热力系其状态参数具有确定的值，而非平衡热力系的状态参数是不确定的。状态参数的特性描述热力系状态的物理量可分为两类：强度量和尺度量（1）强度量与系统中所含物质无关，在热力系中任一点具有确定的数值的物理量。（2）尺度量与系统所含物质有关的物理量称为尺度量。强度量：强度量与系统所含物质的数量无关，它不具可加性.就整个系统而言，强度量对于平衡状态才有确定的参数，对于非平衡状态一

4、般没有确定的数值.常见的强度量如压力P、温度T等.还有一些强度量是由尺度量转化而来的，尺度量对质量或是容积的微商具有强度量的性质，比容就是一个很好的例子。尺度量：把热力系视为一个整体来定义，具有可加性的物理量称为尺度量。常见的强度量如容积V、质量m等.对于任意给定平衡及非平衡热力系,尺度量一般具有确定的值。状态参数是状态的单值函数。热力系状态一定，其状态参数的数值也一定。确定状态参数的函数称为状态函数或点函数，具有以下数学特征：*在任意过程中，当热力系从初态1过渡到终态2时，任意状态参数的变化量均等于初、终状态下该状态参数的差值，而与过程如何进行无关。*当热力系经历一封闭的状态变化过程而又回

5、复到原始状态时，其状态参数的变化为零，即状态函数是全微分。第三节基本状态参数简单可压缩平衡系的状态常用可测的状态参数比容v、压力P、温度T来描述的物理量,称为基本状态参数。密度和比容*密度是单位容积内所含物质的质量，单位为千克每立方米。*比容是单位质量的物质所占的容积，单位为立方米每千克。总容积V、总质量m为尺度量，但密度和比容为强度量且互为倒数，即密度*比容=1。压力单位面积上所受到的垂直作用力称为压力。气体的压力是由气体分子运动撞击表面，而在单位面积上所呈现的平均作用力。1.压力的测量、表压力和绝对压力流体的压力用压力计测量,工程上常用的压力计为：弹簧压力计和U形管压力计。由于测压仪表本

6、身处于大气压力的作用下，表上的压力并非被测系统的真实压力，而是系统压力与当地大气压力的差值，称为表压力，用P表示。系统的真实压力，称为绝对压力，用P表示。P和P之间的关系。压力：定义式：p=F/A气体的压力是气体分子运动撞击表面，在单位面积上所呈现的平均作用力。压力的法定计量单位为N/m，称为帕斯卡，符号为Pa.弹簧管压力计的基本结构：工作原理利用弹簧管在内外压差作用下产生变形，从而拨动指针转动来指示工质与环境间的压差。温度及热力学第零定律设想有两个热力系，最初都处于平衡态。将它们接触后将会怎样呢？热力学第零定律是由经验得到的结果不可能从其它定律中推导出来。举个例，假如有三个球队A，B，C，

7、A和B打成1:1，而A与C踢成2:2，当B和C比赛时并不能说它们就能打成平手，有可能B获胜或C获胜也可能两对打平。这同热力学第零定律相同，是由经验得出的，而不可能从某个定律中推导出来。温度标尺*概念：对温度进行定量度量，表示温度高低的尺度称为温度标，简称温标。*理论基础：热力学第零定律*原理：物体的温度用温度计测量。当温度计与被测系统接触时，若二者不处于热平衡，则将引起温度计中测温物质状态变化，直至二者达到热