工程热力学总结

工程热力学总结

第一章,基本概念

工质： 实现热能和机械能相互转化的媒介物质。 热源（高温热源） ：工质从中吸取热能的物系。 冷源（低温热源） ：接受工质排出热能的物系。 热力系统（热力系）：人为分割出来作为热力学分析对象的有限物质系统。系统选择有任意性，可以是物质（气体，也可以是气缸(工具)）。 外界：热力系统以外的部分。 边界：系统与外界之间的分。

系统分类（按能量物质交换分类）

闭口系统：系统与外界无物质交换，系统内质量（关键看质量，只要质量不变，即使气体空间位置发生变化，仍为闭口系，漏气问题常用）恒定不变，也称控制质量

开口系统：系统与外界有物质交换，系统被划定在一定容积范围内，也称控制容积 绝热系统：系统与外界无热量交换

孤立系统：系统与外界既无能量交换，也无物质交换

简单可压缩系统：系统与外界只有热量与容积功交换（现如今均为简单可压缩）。

热力学状态：工质在热力变化过程中某一瞬间呈现出来的宏观物理状况，简称状态（了解即可）

状态参数：描述工质所处状态的宏观物理量。如温度、压力体积、焓（H）、熵(S)、热力学能（u）等。

状态参数其值只取决于初终态，与过程无关。

常用的状态参数有: 压力P、温度T、体积V、热力学能U、焓H和熵S.

其中压力P、温度T和体积V可直接用仪器测量，称为基本状态参数。其余状态参数可根据基本状态参数间接算得。

5）(了解即可)状态参数有强度量与广延量之分： 强度量：与系统质量无关，如P、T。强度量不具有可加性。

广延量：与系统质量成正比，如V、U、H、S。广延量具有可加性。广延量的比参数（单位质量工质的体积、热力学能等）具有强度量的性质，不具有可加性。

基本状态函数

温度（t） t(℃)=T(K)-273.15

压强：绝对压力p、表压力Pg、真空度pv及大气压力之间的关系 beb

bvb

p?p?p(当p?p时)p?p?p(当p?p时)比体积：单位质量物质所占的体积 v ? 单位：m3/kg

mv与ρ互成倒数，即：vρ＝1

平衡态：不受外界影响的情况下，系统宏观状态量量保持不变 实现平衡的充要条件：两个平衡

热平衡：组成热力系统的各部分之间没有热量的传递 力平衡：组成热力系统的各部分之间没有相对位移

状态参数坐标图：对于简单可压系统，由于独立参数只有两个，可用两个独立状态参数组成二维平面坐标系，坐标图中任意一点代表系统某一确定的平衡状态，任意一平衡状态也对应图上一个点，这种图称状态参数坐标图。 平衡状态与均匀状态、稳定状态之间的关系

V平衡状态指不受外界影响的情况下，宏观状态不随时间变化。

均匀状态指（状态不随地点改变）内部化学性质，物理状态处处相同。可能有外界影响。 稳定状态指状态不随时间改变；平衡必稳定，稳定不一定平衡 状态方程式

简单可压缩系统平衡态的独立参数只有2个，因此一个状态参数均可以用其它任意两个不同的状态参数表示

v?v(p,T)p?p(v,T)T?T(p,v)对于基本状态参数之间 称为状态方程式

f(p,v,T)?0

准静态过程：由一系列连续的平衡态组成的过程称为准平衡过程，也称准静态过程（现今所学所分析均为准静态过程）。 如果系统完成某一热力过程后，再沿原来路径逆向运行时，能使系统和外界都返加到原来的状态，而不留下任何变化，则这一过程称为可逆过程，否则为不可逆过程。 可逆过程判定条件

1) 首先应是准平衡过程

2) 过程中不存在任何耗散效应 ！！！准平衡过程只要求系统内部平衡，而有无外部机械摩擦对系统内部平衡无影响，所以准平衡过程可以有耗散效应。

可逆过程则是分析系统与外界作用的总效果，不仅要求系统内部平衡，而且要求系统与外界的作用可以无条件逆复，过程时行时不能存在任何能量上的耗散。所选系统不同，过程可逆性也不同。

功定义式 正负规定：热力学中约定：系统对外界作?W?Fdx功取为 2W?Fdx1?2 1

正，外界对系统作功取为负。 热量的定义：热力系统与外界之间仅仅由于温度不同则通过边界传递的能量，用Q表示（比热量为q）

热量的正负：热力学中约定：系统吸热为正，放热为负。 功的计算式： ?q?Tds 2q1?2?Tds 1

热力循环：工质由某一初态出发，经历一系列热力状态变化后，又回到原来初态的封闭热力过程称为热力循环，简称循环

正向循环：把热能转化为机械能的循环叫正向循环，也叫动力循环，它使外界得到功。

逆向循环：把热量从低温热源传给高温热源的循环叫逆向循环，也叫制冷循环或热泵循环， 它消耗外界的功。 ??正循环 逆循环 高温热源TH 高温热源TH QH W0 QH W0 QL 低温热源TL 热效率 QL 低温热源TL 制冷系数 w?t?netq1?? 供热系数 q2wnetq1wnet???热力学第一定律

热力学第一定律为能量守恒定律

其说明第一类永动机是不可能实现的。

12? mc系统储存的能量称为储存能， E ? U f ? mgz ，1kg工质的总能为比总能： 21它有内部储存能与外部储存能之分。系统的内部储存能即为热力学能

e?u?c2f?gz 2（内能）

热力学能是储存在系统内部的能量，它与系统内工质的内部粒子的微观运动和粒子的空间位置有关。它是温度的函数，也是比体积和温度的函数。 热力学能：U

法定计量单位：焦耳（J） 比热力学能：（1kg物质的热力学能）符号：u，单位：J/kg。一般书上都是kJ/kg 做功：

推动功：把气体由界外送入系统所做的功W=p*V

流动功：使工质流入流出所需的推动功的代数和；其公式为

Wf?p2V2?p1V1??(pV)

wf?p2v2?p1v1??(pv)膨胀功：W??pdV 技术功w

Wt???Vdpt???vdp

焓

h?u?pvH?U?pVq??u?w一般过程热力学第一定律

q??u??wd准v静态过程2?cq??h?

?g?z?ws稳流过程2q??h?wt.q??h?ws(忽略动位能变化）准静态下热力学微分公式?q?du?pdV?dh?Vdp.(适用于闭口、稳流开口 系统）开

口

2系能量

2方程

2一般情况du??Q??min(u?pv)in??wnet??mout(u?pv)outdu??Q??min(h)in??wnet??mout(h)out上式一般解决开口系统。如漏气问题。dE??Q??min(u?pv?c?gz)in??wnet??mout(u?pv?c2?gz)out

理想气体参数及热力过程

理想气体的状态方程 pv?RgT或pV?mRgT满足此方程的气体，均为理想气体。 理想气体： 1：忽略分子的体积 2：分子间无作用里。

，该方程亦为克拉珀龙方程，凡是

mnVVm?所以npVm?RTM?标准状态下（P0?0.101Mpa，T0?273.15KR?8.314J（/mol*k）Rg?RMpV?mRgT

Pv?nRT热容：物体温度升高1K所需的热量称为热容 dT?q比热容：1kg物质温度升高1K所需的热量称为比热容 c ?dT定压比热容及定容比热容

定容比热容：可逆定容过程的比热容 ??q??du?pdv???u?cV????????? dTdT?T??v??v??v定压比热容：可逆定压过程的比热容

??q??dh?vdp???h? cp??????????dT?p?dT?p??T?p （重点）理想气体中

C??Q单位：J/K单位：J/(kg?K)t2比热力学能du?cvdT,?u??cvdTt1t2比焓dh?cpdT,?h??cpdTt1dTv2?s1?2??cV?Rgln1Tv12cp?cv?Rds?cvdT?pdvcpdT?vdp?TTdTdvdTdpdpdvds?cv?Rg?cp?Rg?cv?cpTvTppv

dTp2?s1?2??cp?Rgln1Tp12dp2dv?s1?2??cV??cp1p1v2定容过程

v=常数；

…… 此处隐藏：1537字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……