高等工程热力学复习

高等工程热力学

第一讲热力学绪论

工程热力学的研究内容与意义

三个基本研究物理量：温度——研究热现象引进的物理量

平衡态与可逆过程——经典热力学的研究前提。

第二讲本科基本概念复习

第三讲热力学定律

简述四个热力学定律的内容，并说明各个定律对热力学研究发展的重要性。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

1、温度与热力学第零定律

温度与热量的区别与联系

分析几类温标，相互之间的联系

∙热力学温标（绝对温标）Kelvin scale

（Britisher, L. Kelvin, 1824-1907）

∙摄氏温标Celsius scale (Swedish, A.

Celsius, 1701-1744）

∙华氏温标Fahrenheit scale (German,

G. Fahrenheit, 1686-1736)

∙朗肯温标Rankine scale (W. Rankine,

1820-1872)

2、能量与热力学第一定律

计算

3、熵与热力学第二定律

孤立系统熵增原理

计算

火用的计算：

1) 热量火用、冷量火用、热力学能火用、焓火用

2) 封闭系统的火用平衡方程、稳定流动系统的火用平衡方程

4、熵的基准与热力学第三定律

第四讲纯净流体的热力学性质

1、纯净流体的热力学曲面和相图；

2、纯净流体的状态方程式；

1）分析实际气体与理想气体之间的宏观与微观差别；

2）介绍几类实际气体状态方程以及其相应的适用条件；

3、纯净流体的热力学关系式；

热力学一般关系式/

1）4个热力学基本方程（吉布斯方程）

意义：

是重要的热力学基本方程式，将简单可压缩系在平衡状态发生微变化时各种参数的变化联系起来。

2）偏导数关系和麦克斯韦关系式

3）热力学微分关系式的推导方法 （1）数学基础：

（2）偏导数的一般推导过程和数学技巧：

du Tds pdv

dh Tds vdp

df sdT pdv dg sdT vdp

=-=+=--=-+热力学恒等式

(

)()()()()()v p s T v p s T u h T s s u f

p v v f g

s T T h g

v p p ∂∂⎛⎫⎛⎫

== ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭∂∂==-∂∂∂∂==-∂∂∂∂==∂∂偏导数关系(

)(

)()()()()()()s v s p

T v

T p

T

p v s T v p s s p v T s v p T ∂∂=-∂∂∂∂=∂∂∂∂=∂∂∂∂=∂∂

麦克斯韦关系式

(

)()1z z x y

y x ∂∂=∂∂ 倒数式

循环关系式

(

(()1z x y x y z

y z x ∂∂∂=-∂∂∂链式关系式

(

)()()1w w w x y z

y z x

∂∂∂=∂∂∂不同下标关系式

(

)((()z y w z x x x y w w y w

∂∂∂∂=+∂∂∂∂du Tds pdv dh Tds vdp df sdT pdv

dg sdT vdp

=-=+=--=-+热力学恒等式

4）熵、焓和热力学能的一般关系式

4、 纯净物热力性质的计算。

余函数与偏差函数的定义，两者有何异同，将其引入热力学中的意义何在？

第五讲 平衡与相变 1、 平衡判据

2、 原则：能量最小、熵最大的原则

3、 对应于物系发生四个过程有的平衡条件

热平衡条件——系统各个部分温度（促使热传递的势）均匀一致 力平衡条件——简单可压缩系个部分的压力（促使功传递的势）相等 相平衡条件——各相的化学势（促使质量传递的势）分别相等

2222()000()()0()0()V V V S S U T C S C U p

V V ∂>⇒>⇒>∂∂∂>⇒<∂∂热稳定条件绝热压缩体积减小(

)0T p

V

∂<∂(力学稳定条件，等温压缩体积应减小)

2

(

)0()p p V T V T T C C V p ∂∂-=-≥∂∂(/)1

(/)p S

V

T

C p V C p V ∂∂=

≥∂∂等压热容不小于等容热容，也大于0；

绝热压缩压力升高比等温压缩的压力升高更快。

说明：

平衡稳定性要求加入一定的热量，定压过程的温升小于定容过程的温升；压缩一定的体积，绝热过程压力的升高大于定温过程压力的升高。这是平衡稳定性的客观要求。

化学平衡条件——生成物与反应物的化学势（促使质量传递的势）相等 第六讲 均匀混合物系的热力性质

1、变组元均匀混合物系的热力学基本关系式 1）化学势 2）吉布斯方程 3）Maxwell 关系式

2、偏摩尔参数

1）偏摩尔参数的定义与引入的意义

简述溶液中第i 组元的偏摩尔性质的定义与表达式，并说明偏摩尔性质在溶液热力学中的意义。

2）偏摩尔参数的一般关系（Gibbs-Duhem 方程） 上式称为Gibbs-Duhem 方程，是偏摩尔参数之间关系最常用的表达式之一。

4、 混合物中组元的逸度与活度

简述什么是逸度和活度，逸度系数与活度系数，并说明其应用场合与作用。

4、气体混合物的热力性质

组元逸度和逸度系数常用于处理气体混合物

5、液体混合物的热力性质

用组元活度和活度系数表示非理想溶液对理想溶液的偏差。

第八讲 化学热力学基础

1、热力学第一定律在化学反应系统内的应用 1） 热力学第一定律 定容热效应和定压热效应 2）盖斯定律

热效应与过程无关，仅取决反应前后系统的状态。这一结论称为盖斯定律。 根据盖斯定律可以推出下列三个重要而适用的结论：

化合物的生成热（定温定压下元素形成1mol 化合物的反应热效应）与化合物的分解热（定温定压下1mol 化合物分解为元素的反应热效应）数值相等而符号相反。也可叙述为：正向反应的热效应与逆向反应的热效应数值相等、方向相反。

反应的热效应等于生成物的生成焓（生成1mol 化合物的热效应）总和减去反应物的生成焓总和。

反应的热效应等于各反应物的燃烧焓（1mol 燃料燃烧反应的热效应）总和减去各生成物的燃烧焓总和。运用这一结论时，必须注意反应物与生成物两者的燃烧产物不仅组元要相同，而且物态也应相同。

1

0r

i i i n dY =∑=