哈工大工程热力学.ppt

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1、第一章基本概念本章重点：取热力系统、对工质状态的描述、状态与状态参数的关系、状态参数、平衡状态、状态方程、可逆过程。§1-1热力系统热力系统(热力系、系统)：用界面分离出的研究对象。外界：系统以外的所有物质1、系统与边界边界(界面)：系统与外界的分界面系统与外界的作用都通过边界热力系统选取的人为性锅炉汽轮机发电机给水泵凝汽器过热器只交换功只交换热既交换功也交换热边界特性真实、虚构固定、活动热力系统分类以系统与外界关系划分：有无是否传质开口系闭口系是否传热非绝热系绝热系是否传功非绝功系绝功系是否传热、功、质非孤立

2、系孤立系1234mQW1开口系热力系统非孤立系＋相关外界＝孤立系1+2闭口系1+2+3绝热闭口系1+2+3+4孤立系热力系统其它分类方式其它分类方式物理化学性质均匀系非均匀系工质种类多元系单元系相态多相单相简单可压缩系统最重要的系统简单可压缩系统只交换热量和一种准静态的容积变化功容积变化功压缩功膨胀功§1-2状态和状态参数状态：某一瞬间热力系所呈现的宏观状况状态参数：描述热力系状态的物理量状态参数的特征：1、状态确定，则状态参数也确定，反之亦然2、状态参数的积分特征：状态参数的变化量与路径无关，只与初终

3、态有关3、状态参数的微分特征：全微分状态参数的积分特征状态参数变化量与路径无关，只与初终态有关。数学上：点函数、态函数12ab例：温度变化山高度变化状态参数的微分特征设z=z(x,y)dz是全微分充要条件：可判断是否是状态参数强度参数与广延参数强度参数：与物质的量无关的参数如压力p、温度T广延参数：与物质的量有关的参数可加性如质量m、容积V、内能U、焓H、熵S比参数：比容比内能比焓比熵单位：/kg/kmol具有强度量的性质§1-3基本状态参数压力p、温度T、比容v（容易测量）1、压力p物理中压强，单位:Pa,N

4、/m2常用单位：1bar=105Pa1MPa=106Pa1atm=760mmHg=1.013105Pa1mmHg=133.3Pa1at=735.6mmHg=9.80665104Pa压力p测量示意图一般是工质绝对压力与环境压力的相对值——相对压力注意：只有绝对压力p才是状态参数绝对压力与相对压力示意图当p>pb表压力pe当p

5、不大，ρ常数1mmHg=ρgh=133.322Pa当h变化大，ρρ(h)其它压力测量方法高精度测量：活塞式压力计工业或一般科研测量：压力传感器热力学第零定律温度的热力学定义热力学第零定律（R.W.Fowler）如果两个系统分别与第三个系统处于热平衡，则两个系统彼此必然处于热平衡。温度测量的理论基础B温度计热力学第零定律热力学第零定律1931年T热力学第一定律18401850年E热力学第二定律18541855年S热力学第三定律1906年S基准温度的热力学定义处于同一热平衡状态的各个热力系，必定有某一宏观特征

6、彼此相同，用于描述此宏观特征的物理量温度。温度是确定一个系统是否与其它系统处于热平衡的物理量温度的测量温度计物质（水银，铂电阻）特性（体积膨胀，阻值）基准点刻度温标比容v［m3/kg]工质聚集的疏密程度物理上常用密度［kg/m3]§1-4平衡状态1、定义：在不受外界影响的条件下（重力场除外），如果系统的状态参数不随时间变化，则该系统处于平衡状态。温差—热不平衡势压差—力不平衡势化学反应—化学不平衡势平衡的本质：不存在不平衡势平衡与稳定稳定：参数不随时间变化稳定但存在不平衡势差去掉外界影响，则状态变化若以（热源

7、+铜棒+冷源）为系统，又如何？稳定不一定平衡，但平衡一定稳定平衡与均匀平衡：时间上均匀：空间上平衡不一定均匀，单相平衡态则一定是均匀的为什么引入平衡概念？如果系统平衡，可用一组确切的参数（压力、温度）描述但平衡状态是死态，没有能量交换能量交换状态变化破坏平衡如何描述§1-5状态方程、坐标图平衡状态可用一组状态参数描述其状态状态公理：对组元一定的闭口系，独立状态参数个数N=n+1想确切描述某个热力系，是否需要所有状态参数？状态公理闭口系：不平衡势差状态变化能量传递消除一种不平衡势差达到某一方面平衡消除一种能

8、量传递方式而不平衡势差彼此独立独立参数数目N=不平衡势差数=能量转换方式的数目=各种功的方式+热量=n+1n容积变化功、电功、拉伸功、表面张力功等状态方程简单可压缩系统：N=n+1=2绝热简单可压缩系统N=?状态方程基本状态参数（p,v,T)之间的关系状态方程的具体形式理想气体的状态方程实际工质的状态方程？？？状态方程的具体形式取决于工质的性质坐标图简单可压缩系N