工程熱力學(xué)課件第1章 基本概念 .ppt

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1、第一章基本概念§1.1熱力系統(tǒng)熱力系統(tǒng)(熱力系、系統(tǒng))：把物體中相互聯(lián)系的一部分或全部人為地分割開來，作為熱力學(xué)研究對象。外界：系統(tǒng)以外的所有物質(zhì)1、熱力系統(tǒng)邊界(界面)：系統(tǒng)與外界的分界面系統(tǒng)與外界的作用都通過邊界系統(tǒng)外界邊界熱力系統(tǒng)選取的人為性鍋爐汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)給水泵凝汽器過熱器注：選擇不同的系統(tǒng)，只影響問題分析的難易，不會影響分析結(jié)果。只交換功既交換功也交換熱只交換熱邊界特性2、可以是真實(shí)的，也可以是虛構(gòu)的1、可以是固定的，也可以是活動汽缸活塞系統(tǒng)管道中的流體流動熱力系統(tǒng)分類（1）按系統(tǒng)與外界的質(zhì)量m交換分（2）按能

2、量交換情況，分為：開口系：有m交換閉口系：無m交換絕熱系：無熱量交換孤立系：無任何質(zhì)量、能量交換簡單可壓縮系：只交換熱量和一種形式的功1、孤立系統(tǒng)一定是絕熱系統(tǒng)，對嗎？Why?2、閉口絕熱系統(tǒng)一定是孤立系統(tǒng)。熱力系統(tǒng)其它分類方式其它分類按物理化學(xué)性質(zhì)分：均勻系非均勻系按工質(zhì)種類分：多元系單元系按相態(tài)分：多相單相§1.2熱力狀態(tài)狀態(tài)：某一瞬間系統(tǒng)所呈現(xiàn)的宏觀狀況狀態(tài)參數(shù)：描述系統(tǒng)所處狀態(tài)的宏觀物理量基本狀態(tài)參數(shù)：可直接測量的參數(shù)，如：P,v,T導(dǎo)出狀態(tài)參數(shù)：不易測量，但可用公式計(jì)算得到的參數(shù)，如u,h,s1.2.1狀態(tài)及狀

3、態(tài)參數(shù)基本狀態(tài)參數(shù)（壓力p、溫度T、比容v）1、壓力p物理中壓強(qiáng)，單位:Pa,N/m2常用單位：1bar=105Pa1MPa=106Pa1atm=760mmHg=1.013?105Pa1mmHg=133.3Pa1at=735.6mmHg=9.80665?104Pa絕對壓力P：氣體的真實(shí)壓力絕對壓力、表壓、真空度相對壓力（表壓力Pg、真空度Pv）：壓力計(jì)顯示的壓力問：一個(gè)密閉、絕熱的氣體儲罐，其上壓力表的讀數(shù)可能變化嗎？注意：只有絕對壓力才能代表工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)！若大氣壓用Pb表示，則：P=Pb+Pg；P=Pb-Pv例題：例

4、1：環(huán)境壓力為0.1MPa，表B的讀數(shù)為0.2MPa，表C的讀數(shù)為0.05MPa，問：表A的讀數(shù)為多少？例2：當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?00kPa，容器A上壓力表讀數(shù)為0.8MPa，容器B上真空表讀數(shù)為30kPa，則容器A內(nèi)的絕壓為MPa，容器B的真空度為kPa。2、溫度T宏觀：系統(tǒng)熱力平衡狀況時(shí)冷熱程度的物理量微觀：是大量分子熱運(yùn)動強(qiáng)烈程度的量度T?0.5mw2（1）T的一般定義（2）溫度的熱力學(xué)定義熱力學(xué)第零定律（R.W.Fowler）：如兩個(gè)物體分別和第三個(gè)物體處于熱平衡，則它們彼此之間也必然處于熱平衡。溫度測量的理論基礎(chǔ)溫度

5、的熱力學(xué)定義處于同一熱平衡狀態(tài)的各個(gè)熱力系，必定有某一宏觀特征彼此相同，用于描述此宏觀特征的物理量?溫度。溫度是確定一個(gè)系統(tǒng)是否與其它系統(tǒng)處于熱平衡的物理量溫度的測量溫度計(jì)物質(zhì)（水銀，酒精，鉑電阻）特性（體積膨脹，阻值）基準(zhǔn)點(diǎn)刻度溫標(biāo)常用溫標(biāo)絕對K攝氏℃華氏F朗肯R100373.150.01273.160273.15-17.80-273.15212671.6737.8100032-459.670459.67491.67冰熔點(diǎn)水三相點(diǎn)鹽水沸點(diǎn)發(fā)燒水沸點(diǎn)559.67溫標(biāo)的換算選擇題：－40℃與－40?F的關(guān)系為：A.＜B.＝

6、C.＞D.不確定比容v［m3/kg]工質(zhì)聚集的疏密程度物理上常用密度?［kg/m3]1.2.2狀態(tài)參數(shù)的特性（1）狀態(tài)確定，則狀態(tài)參數(shù)也確定；反之亦然（2）積分特征：狀態(tài)參數(shù)在數(shù)學(xué)上為點(diǎn)函數(shù)、態(tài)函數(shù)系統(tǒng)經(jīng)歷一個(gè)循環(huán)后，狀態(tài)參數(shù)的變化量為零。從一個(gè)狀態(tài)到另一個(gè)狀態(tài):狀態(tài)參數(shù)的變化量只與初終態(tài)有關(guān)，而與路徑無關(guān)；12ab（3）狀態(tài)參數(shù)的微分特征Z存在全微分：設(shè)z=z(x,y)Z為狀態(tài)參數(shù)的充要條件：強(qiáng)度參數(shù)與廣延參數(shù)強(qiáng)度參數(shù)：與物質(zhì)的量無關(guān)的參數(shù)，如壓力p、溫度T廣延參數(shù)：與物質(zhì)的量有關(guān)的參數(shù)?可加性如質(zhì)量m、容積V、內(nèi)能U

7、、焓H、熵S比參數(shù)：比容比內(nèi)能比焓比熵單位：/kg/kmol具有強(qiáng)度量的性質(zhì)1.2.3平衡狀態(tài)1、定義：在不受外界影響的條件下（重力場除外），如果系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)不隨時(shí)間變化，則該系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)。溫差—熱不平衡勢差壓差、力差—力不平衡勢差化學(xué)位—化學(xué)不平衡勢差實(shí)現(xiàn)熱力平衡的條件：不存在不平衡勢差即：熱平衡、力平衡、相平衡、化學(xué)平衡平衡與穩(wěn)定穩(wěn)定：參數(shù)不隨時(shí)間變化穩(wěn)定，但存在不平衡勢差(溫差)若去掉外界影響（兩恒溫?zé)嵩矗?，則狀態(tài)變化穩(wěn)定不一定平衡，但平衡一定穩(wěn)定平衡與均勻平衡：時(shí)間上均勻：空間上平衡不一定均勻，但均勻一定平

8、衡對于單相，平衡態(tài)則一定是均勻的為什么引入平衡概念？如果系統(tǒng)平衡，則可用一組確切的狀態(tài)參數(shù)描述系統(tǒng)所處的狀態(tài)。如果系統(tǒng)不平衡，則不能！工程熱力學(xué)研究的正是這種平衡狀態(tài)?！?.2.4狀態(tài)方程、坐標(biāo)圖平衡狀態(tài)可用一組狀態(tài)參數(shù)描述其狀態(tài)No!想確切描述某個(gè)熱力系，是否需要所有狀態(tài)參數(shù)？相律：描述一個(gè)系統(tǒng)所需獨(dú)立變量(自由度