工程热力学总复习

q1 q1 w0 q1 q2
注意：1. 以上三式，适用于可逆循环和不可逆循环； 2. 式中q1、q2、w0取绝对值。
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第2章 热力学第一定律 本章基本要求
深刻理解热量、储存能、功的概念，深刻理解热力学能、
焓的物理意义
理解膨胀（压缩）功、轴功、技术功、推动功的联系与区 别。
本章重点
熟练应用热力学第一定律解决具体问题
注意：各种说法的等效性
q u w
过程方程:
δq du pdv
q h wt
δq dh vdp
pvn const
n=0时，定压过程 n=1时，定温过程 n=k时, 定熵过程 n=±∞时，定容过程
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u,h,w,wt,q在p-v,T-s图上的变化趋势
u,h↑(T↑) w↑(v↑) wt↑(p↓) q↑(s↑)
1 2 1 δQ dEcv (h2 c2 gz 2 )δm2 (h1 c12 gz1 )δm1 δWi 2 2
注意:本方程适用于任何工质，稳态稳流、不稳定流动的 一切过程
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稳定流动能量方程
1 2 δq dh dc gdz δwi 2
引入技术功： 适用于任何工质，稳定流动热力过程
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第3章
气体和蒸气的性质
理想气体基本要求：
熟练掌握理想气体状态方程的各种表述形式，并能熟 练应用理想气体状态方程及理想气体定值比热进行各种热 力计算。并掌握理想气体平均比热的概念和计算方法。 理解混合气体性质，掌握混合气体分压力、分容积的
概念。
理想气体部分的重点：
气体的热力性质，状态参数间的关系及热物性参数，状 态参数(压力、温度、比体积、热力学能、焓、熵)的计算。
c
δq dT
C' —容积比热容，J/(m3· k)
c—质量比热容，J/(kg· k)
Cm—摩尔比热容，J/(mol· K) 注意：比热不仅取决于物体的性质，还与所经历的热力过程及 所处的状态有关。 比定容热容：
cv δqv u dT T v
δq p h dT T p
t s f ( ps )
液、汽、固三态共存的状态，为三相态，三相点。
Ttp 273.16K
ptp 611.659Pa
温度和压力为定值，比体积与固、液、气三相组成比例有关。
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水的定压汽化过程
t < ts
未饱和水
t = ts
t = ts
t = ts
t > ts v > v" h > h" s > s"
状态参数的数学特性:
dx x
1
2
2
x1
表明：状态的路径积分仅与初、终状态有关， 而与状态变化的途径无关。
dx 0
表明：状态参数的循环积分为零
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3. 正向循环热效率：
t
w0 q 1 2 q1 q1
4. 制冷循环：制冷系数：
q2 q2 w0 q1 q2
5. 热泵循环：热泵系数（供热系数）：
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循环过程第一定律表达式
结论:
δq δw
第一类永动机不可能制造出来
对于理想气体： 理想气体可逆过程：
du cv dT
δq cvdT pdv
Tds cvdT pdv
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开口系统能量方程
满足：
质量守恒原理： 进入控制体的质量一离开控制体的质量=控制体中质量的增量 能量守恒原理： 进入控制体的能量一控制体输出的能量=控制体中储存能的增量
基本任务: 确定过程中工质状态参数,能量转换关系。
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本章公式很多，注意理解性记忆 需要熟记的：
du cvdT
ds c p
dh c pdT
P1 v1 P2 v 2 T1 T2
dT dp dT dv dp dv Rg cv Rg cv cp T p T v p v
vx xv"(1 x)v' xv" hx xh"(1 x)h' h' x s x xs"(1 x) s' s' x
湿饱和蒸汽：

Ts
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第4章
气体和蒸汽的基本热力过程
理想气体部分基本要求
熟练掌握定容、定压、定温、定熵、多变过程中状
态参数p、v、T、Δu、Δh、Δs的计算，过程量Q、W的 计算，以及上述过程在p-v 、T-s图上的表示。 分析对象: 闭口系统 过程性质:可逆过程
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临界点：当t>tcr时，无论压力如何增加都不可能液化。水的临界参数：
tcr 373.99C
pcr 22.064MPa
vcr 0.003106 3 /kg m
干度x： 湿蒸气中饱和蒸气所占的质量百分比。
x
mg m f mg
过热度：t-ts 汽化潜热：
Ts (s"s' ) h"h' (u"u' ) p(v"v' )
dT dp dT dv dp dv Rg cv Rg cv cp T p T v p v
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理想气体混合物注意其温度、压力、分压力、容积、
分容积；不同成分表示法的换算关系；热力学能、焓、熵
变的求法。
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水蒸气
水蒸气部分基本要求：
水蒸气的产生过程、水蒸气状态参数的确定、水蒸气图表的 结构和应用、以及水蒸气在热力过程中功量和热量的计算。
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闭口系统能量方程
能量方程表达式
Q U W
适用于mkg质量工质 适用于单位质量工质
q u w
微元过程
δQ dU δW
δq du δw
δw pdv
注意: 该方程适用于闭口系统、任何工质、任何过程。
可逆过程有
δq Tds
δq du pdv
Tds du pdv
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4．稳定状态与平衡状态的区分：稳定状态时状态参数虽 然不随时间改变，但是靠外界影响来的。平衡状态是系统 不受外界影响时，参数不随时间变化的状态。二者既有所 区别，又有联系。平衡必稳定,稳定未必平衡。
5．状态参数的特性及状态参数与过程参数的区别。
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注意：
1. 孤立系统：系统与外界既无能量传递也无物质交换 孤立系统=系统+相关外界=各相互作用的子系统之和 =一切热力系统连同相互作用的外界 2.状态参数：描述工质状态特性的各种状态的宏观物理量。
工程热力学总复习
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工程热力学课程主要内容
工程热力学主要研究热能与机械能相互转换的 规律，以及合理有效利用热能的基本理论。主要内 容包括以下四部分：
1. 基本定律研究主要是热力学第一定律和热力学第二定律的研究。 2. 热力过程研究。 3. 工质性质研究从工程应用角度和工质的基本特性来看，形形色 色的工质可分属两大类：理想气体和实际气体。 4. 热力循环研究。
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第1章
基本要求:
基本概念
深刻理解热力系统、外界、热力平衡状态、准静态过 程、可逆过程、热量、功、热力循环的概念，掌握温度、
压力、比体积的物理意义，掌握状态参数的特点。
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。
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第1章应注意的问题
1．热力系统概念，它与环境的相互作用，三种分类方法及其 特点，以及它们之间的相互关系。 2．引入准静态过程和可逆过程的必要性，以及它们在实际 应用时的条件。 3．系统的选择取决于研究目的与任务，随边界而定，具有随 意性。选取不当将不便于分析。 选定系统后需要精心确定系 统与外界之间的各种相互作用以及系统本身能量的变化，否 则很难获得正确的结论。
h>0 u>0 q>0 p w>0
T
h>0 u>0
n0
n 1
w>0
n0
wt>0
n
wt>0
n
nk
n 1
nk
q>0
v
s
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水蒸汽基本热力过程：定容、定压、定温、绝热 四种
分析蒸汽热力过程的一般步骤为：
1.用蒸汽图表由初态的两个已知参数求其它参数。
2.根据题示的过程性质，如压力不变、容积不变、温度不变和绝 热，加上另一个终态参数即可在图上确定进行的方向和终态,并读 得终态参数。 3.根据已求得的初、终态参数，应用热力学第一和第二定律等基 本方程计算过程量。
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1．必须学会并掌握应用热力学第一定律进行解题的方法，步骤如下： 1）根据需要求解的问题，选取热力系统。 2）列出相应系统的能量方程 3）利用已知条件简化方程并求解 4）判断结果的正确性
2．深入理解热力学第一定律的实质，并掌握其各种表达式（能量方程）的使 用对象和应用条件。
3．理解热力学中功的定义，掌握各种功量的含义和计算，以及它们之间的区 别和联系，切实理解热力系能量的概念，掌握各种系统中系统能量增量的具 体含义。 4． 本章学习中，要更多注意在稳态稳定流动情况下，适用于理想气体和可 逆过程的各种公式的理解与应用。
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第5章 热力学第二定律
本章基本要求 理解热力学第二定律的实质，卡诺循环，卡诺定 理，孤立系统熵增原理，深刻理解熵的定义式及其物 理意义。 熟练应用熵方程，计算任意过程熵的变化，以及 作功能力损失的计算，了解火用、火无 的概念。
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热力学第二定律的表述
克劳修斯说法（1850）： 热量不可能自发地、不付代价地从低温物体传至高 温物体。 开尔文说法（1851）： 不可能制作出从单一热源吸热，并使之完全转变为 功而不留下其他任何变化的热力发动机。