工程热力学基本概念
工程热力学-01 基本概念及定义
平衡状态1
p1 v1
p
p2
2
压容图 p-v图
平衡状态2
p1
1
p2 v2
O
v2
v1
v
12
1-4 状态方程式
在平衡状态下，由气态物质组成的系统，只要知道两个独立的 状态参数，系统的状态就完全确定，即所有的状态参数的数值随之 确定。这说明状态参数间存在某种确定的函数关系，状态参数之间 存在着确定的函数关系，这种函数关系就称为热力学函数。
（2）当系统处于热力学平衡状态时，只要没有外界的影响， 系统的状态就不会发生变化。
（3）整个系统可用一组具有确定数值的温度、压力及其他参
? 数来描述其状态。
10
经验表明，确定热力学系统所处平衡状态所需的独立状 态参数的数目，就等于系统和外界间进行能量传递方式的数 目。对于工程上常见的气态物质组成的系统，系统和外界间传递 的能量只限于热量和系统容积变化所作的功两种形式，因此只需 要两个独立的状态参数即可描述一个平衡状态。
3、平衡状态、稳定状态、均匀状态
（1）关于稳定状态与平衡状态
稳定状态时，状态参数虽不随时间改 变，但它是依靠外界影响来维持的。而平 衡状态是不受外界影响时，参数不随时间 变化的状态。
85℃ 20℃
90℃
15℃
铜棒
平衡必稳定，稳定未必平衡。
（2）关于均匀状态与平衡 水
质统称为外界。 通常选取工质作为热力学系统，把高温热源、低温热源
等其他物体取作外界。
3、边界 ——热力学系统和外界之间的分界面称为边界。
边界可以是固定的，也可以是移动的； 边界可以是实际的，也可以是假想的。
3
二、热力学系统的分类 依据——有无物质或能量的交换
工程热力学 基本概念
C 表的读数 pgc= pc-B=9.013-1.013=8bar 1-6、一气缸活塞装置内的气体由初态 p1=0.3MPa 。 V1=0.1m 3 ，缓慢膨胀到 V2=0.2m3 ， 若过程中压力和体积间的关系为 pVn=常数，试分别求出： （1）n=1.5；（ 2）n=1.0 ；（ 3）n=0 时的膨胀功。 解：选气缸内的气体为热力系 （1）由 p1V1n p 2 V2n C1 得
30 103 J 30kJ
W pdV
V1V2V2源自V1C2 dV V
C 2 ln
V2 V p1V1 ln 2 V1 V1
. .
= ( .´ )´ . ln
20.79103 J 20.79kJ
（3）对 n=0 时，即 p1 =p2=C 3，则
W =ò
V
V
pdV = p (V - V ) = ( .´ ) (. - .)
一、基本概念 1-1、密闭容器内气体的绝对压力不变。试问其表压力是否有可能变化？ 答：由绝对压力 p 和表压力 pg 的关系式 p=pamb +pg 可知，当环境压力 pamb 变化时，其表 压力也可能变化。 1-2、热力系与外界在没有能量和物质交换的情况下，热力系的状态能否发生变化？ 答：在系统与外界没有作用的条件下，当系统处于平衡状态时，其状态就不可能再发生 变化；当系统处于非平衡状态时，其状态还会变化。 1-3、判断下列过程中哪些是（ 1）可 逆 的 ； （2）不可逆的； （ 3）可以是可逆的，并扼要 说明不可逆的原因。 （1）对刚性容器内的水加热，使其在恒温下蒸发。 （2）对刚性容器内的水作功，使其在恒温下蒸发。 （3）对刚性容器中的空气缓慢加热，使其从 50℃升温到 100℃。 解： （ 1）可以是可逆过程，也可以是不可逆过程，取决于热源温度与水温是否相等。若 两者不等，则存在外部的传热不可逆因素，便是不可逆过程。 （2）对刚性容器的水作功，只可能是搅拌功，伴有摩擦扰动，因而有内不可逆因素， 是不可逆过程。 （3）可以是可逆的，也可以是不可逆的，取决于热源温度与空气温度是否相等或随时 保持无限小的温差。 1-4、某电厂锅炉出口蒸汽压力由压力表读得 141kgf/cm2 ，汽轮机进口蒸汽压力表指示 值 135 kgf/cm2 ，凝汽器真空为 718mmHg ，炉膛内烟气的真空为 10mmH2O ，送风机的表压 力为 350 mmH2O 。 若当地大气压为 755 mmHg， 试确定各处的工质的绝对压力(用 Pa，MPa)。 解：1 mmHg=133.32Pa；1 mmH2 O =9.81Pa ；1 kgf/cm2=9.81 104Pa； 环境压力：pb =755133.32=100656.6 Pa 锅炉出口蒸汽压力：pB=pg1+pb=1419.81104 +100656.6=13932756.6 Pa =13.93 MPa 汽轮机进口蒸汽压力：pT =pg2+pb =1359.81104+100656.6=13344156.6 Pa =13.34 MPa 凝汽器压力：pc= pb - pv1=100656.6-718133.32=4932.84 Pa =0.0049 MPa 炉膛内烟气压力：pY = pb- pv2=100656.6-109.81=100558.5 Pa =0.1 MPa 送风机压力 pF=pg3 +pb =3509.81+100656.6=104090.1 Pa =0.1 MPa 1-5、如图所示。容器被一刚性壁分为两部分。 C 压力表 A 的读数为 6.3bar ；表 B 的读数为 1.7bar ； 大气压力为 1.013105Pa。试求：两部分容器内气体 的绝对压力及表 C 读数。 解：由题意可知表 B 的环境压力 pbB =pa，表 A 和表 C 的环境压力均为大气压力 B 右侧容器中的气体绝对压力 pa 为：pa =B+p gA =1.013+6.3=7.313bar 左侧容器中的气体绝对压力 pc 为：pc=pbB+pgB =7.313+1.7=9.013bar B A
工程热力学(基本概念)
国际实用温标的固定点
平衡状态
平衡氢三相点 平衡氢沸点 氖沸点 氧三相点 氧冷凝点
国际实用温标指定
值
T，K
t，℃
13.81 -259.34
20.28 -252.87
20.102 -246.048
54.361 -218.789
90.183 -182.962
平衡状态
水三相点 水沸点
锌凝固点 银凝固点 金凝固点
一、热力过程
定义：热力系从一个状态向另一个状态变化时所经 历的全部状态的总和。
二、准平衡(准静态)过程
准平衡过程的实现
工程热力学 Thermodynamics
二、准平衡(准静态)过程
定义：由一系列平衡态组成的热力过程 实现条件：破坏平衡态存在的不平衡势差(温差、
力差、化学势差)应为无限小。 即Δp→0 ΔT→0 (Δμ→0)
工程热力学 Thermodynamics
三、可逆过程
力学例子：
定义： 当系统完成某一热力过程后，如果有可能使系统再
沿相同的路径逆行而恢复到原来状态，并使相互中所涉 及到的外界亦恢复到原来状态，而不留下任何变化，则 这一过程称为可逆过程。
实现条件：准平衡过程加无耗散效应的热力过程 才是可逆过程。
工程热力学 Thermodynamics
用来实现能量相互转换的媒介物质称为工质。
理想气体
工 质
实际气体
蒸气
工程热力学 Thermodynamics
二、平衡状态
（一）热力状态：热力系在某一瞬间所呈现的宏观
物理状况。(简称状态)
（二）平衡状态 1、定义：一个热力系统，如果在不受外界影响的条件下，
系统的状态能够始终保持不变，则系统的这种状态称为平衡 状态。
《工程热力学》第一章 基本概念
热力系统： 被人为分割出来的作为热力学分析对象的有限
物质系统（工质或空间），简称系统、体系。 与系统发生物质、能量交换的物体称为外界
（或环境）。 系统与外界之间的分界面称为边界。
边界的性质： 可以是真实的，也可以假想； 可以是固定的，也可以移动。
（1）闭口系统：
与外界无物质交换、 仅有能量交换的系统。系 统的质量始终保持恒定， 也称为控制质量系统。
飞轮动能推动活塞压缩，消耗功，功的大小与飞 轮动能大小相同； 压缩工质消耗的能量与膨胀过程对外做的功相等； 工质向热源放出的热量与膨胀吸收的热量相等。 总体效果：热源、工质和机器均回到原来状态。
如果系统完成了某一过程之后，可以沿原路逆 行回复到原来的状态，并且不给外界留下任何变 化，这样的过程为可逆过程。
图过程线1－2。过程中所作的膨胀功为：
W Fext dx Fdx pAdx pdV
2
W12 1 pdV
膨胀功在p-v图上可
用过程线下方的面积来表
示，因此p-v图也叫示功
图
F
Fext
如果工质为1kg，所作的功为：
w 1 pdV pdv
m
2
w12 1 pdv
工程热力学约定： 膨胀：dv > 0 , w > 0
温熵图也称示热图
示热图与示功图一样，是对热力过程进行分析 的重要工具
ds q
T
根据熵的变化判断一个可逆过程中系统与外界 之间热量交换的方向：
ds 0 ， q 0 ， 系统吸热； ds 0 ， q 0 ， 系统放热。 ds 0 ， q 0 ， 系统绝热，定熵过程。
熵的说明
1、熵是状态参数
热量如何表达？
热量是否可以用类似于功的
工程热力学-基本概念-过程的功量与热量
热力学过程的功量与热量
一、功量
1. 力学定义: 力 在力方向上的位移 2. 热力学定义 （1）当热力系与外界发生能量传递时，如果对外界的唯 一效果可归结为取起重物，此即为热力系对外作功。 （2）功是系统与外界相互作用的一种方式，在力的推动 下，通过有序运动方式传递的能量。
3. 功的表达式
2．符号约定：系统吸热“+”； 放热“-”
3．单位： J kJ
4．计算式及状态参数图（T-s图上）表示
2
Q 1 TdS
δQ TdS
(可逆过程）
5. 热量是过程量
三、热量与容积变化功
能量传递方式 容积变化功 传热量
性质 推动力 标志 公式
过程量
过程量
压力 p
温度 T
dV , dv
dS , ds
（1）功的一般表达式
w Fdx
w Fdx
（2）可逆过程容积变化功的计算
2
W 1 δW
2
2
1 pAdx 1 pdV
4. 可逆过程功的特点
2
W 1 δW
2
2
1 pAdx 1 pdV
▲功是过程量
▲功可以用p-v图上过程线
与v轴包围的面积表示
5．功的符号约定： 系统对外作功为“+” 外界对系统作功为“-”
w pdv q Tds
w pdv q Tds
传递方式
宏观运动
微粒运动
四、示功图与示热图
p
T
Q W
示功图
Vபைடு நூலகம்
W pdV
示热图 S
Q TdS
功
热是无条件的；
工程热力学基本概念
= 收获/代价
炉
热效率： t
w net q1
顺 时 针
汽轮机
发电机 凝 汽 器
逆向循环 又称制冷循环或热泵循环
高温热源
或 制 Q1
逆 时
热冷 泵机
W
针
Q2
低温热源
制冷循环的经济性用制冷系数衡量：
2
1
1,a,2
1,b,2
b
2
状态参数的变化只与初终态相关，
1 dxx2 x1 与路径无关。
状态参数都有以上特性。
状态参数的循环 dx 0 积分等于零。
反之，有以上特性之一， 即为状态参数。
1-3 平衡状态、状态方程式、坐标图
一、平衡状态
热力系在没有外界作用的情况下〔重力场除 外〕，宏观性质不随时间变化的状态。
热力过程：工质由一个状态变化到另一状态所经历 的全部状态的总和。
实际过程由一系列非 平衡状态组成
例：
非平衡状态
无法简单描述
平衡状态
宏观静止
能量不能转换
“平衡〞意味着宏观静止， 引入 理想模型：
“过程〞意味着变化，意味着
准平衡过程
平衡被破坏。二者如何统一？
一、准平衡过程 热力系从一个平衡态连续经历一系列
系统与外界 通过边界进 展相互作用
热力系的选取主要决定于研究任务 。
选取热力系时注意：
❖热力系可以很大，但不能大到无限。
❖热力系可以很小，但不能小到只包含少量分子， 以致不能遵守统计平均规律。
❖ 边界可以是实际存在的， 也可以是假想的。
❖ 边界可以是固定的， 也可以是变动的。
系统与外界通过边界进展相互作用。
平衡的中间态过渡到另一个平衡态
工程热力学基本概念及重要公式
工程热力学基本概念及重要公式1.系统与环境在工程热力学中，系统是指研究的对象或我们感兴趣的部分。
环境则是系统以外的其他部分。
系统和环境之间可以通过物质和能量的交换进行相互作用。
2.状态与平衡系统的状态由一组可测量的性质（如温度、压强、体积等）确定。
当系统中各种性质不发生任何变化时，系统处于平衡状态。
在平衡状态下，系统的能量转化不会引起热量或功的流动。
3.热力学函数热力学函数是描述热力学性质的函数，包括熵、焓和自由能等。
它们与系统的状态相对应，可以通过测量一些物理量来计算。
4.热力学第一定律热力学第一定律是能量守恒定律在系统中的应用。
根据这一定律，系统的内能增加等于系统吸收的热量加上对外做的功。
ΔU=Q-W其中，ΔU表示系统内能的变化，Q表示系统从环境吸收的热量，W 表示系统对外做的功。
5.热力学第二定律热力学第二定律主要研究热量的传递和能量转化中的不可逆性。
根据热力学第二定律，热量只能从高温区传递到低温区，不会自发地从低温区传递到高温区。
6.热力学第二定律的两种表述热力学第二定律有两种表述方式：卡诺定理和熵增定理。
卡诺定理：任何工作在热源和冷源之间的热机，其效率都不会超过卡诺效率，即：η=1-Tc/Th其中，η表示热机的效率，Tc表示冷源的温度，Th表示热源的温度。
熵增定理：封闭系统的熵不会减少，只能增加或保持不变。
在一个孤立系统中，熵增是不可逆过程的一个特征。
7.热力学循环热力学循环是指一系列热力学过程的组合，最终系统回到起始状态。
常见的热力学循环包括卡诺循环、斯特林循环和布雷顿循环等。
8.其他重要公式除了上述公式外，工程热力学还有一些重要的公式，如：热量传递公式：Q=m*c*ΔT其中，Q表示热量，m表示物体的质量，c表示物体的比热容，ΔT表示温度的变化。
功的公式：W = F * d * cosθ其中，W表示功，F表示力，d表示位移，θ表示力的方向与位移方向的夹角。
气体状态方程：PV=nRT其中，P表示压强，V表示体积，n表示物质的摩尔数，R为气体常数，T表示温度。
工程热力学 基 本 概 念
第一章基本概念1.基本概念热力系统：用界面将所要研究的对象与周围环境分隔开来，这种人为分隔的研究对象，称为热力系统，简称系统。
边界：分隔系统与外界的分界面，称为边界。
外界：边界以外与系统相互作用的物体，称为外界或环境。
闭口系统：没有物质穿过边界的系统称为闭口系统，也称控制质量。
开口系统：有物质流穿过边界的系统称为开口系统，又称控制体积，简称控制体，其界面称为控制界面。
绝热系统：系统与外界之间没有热量传递，称为绝热系统。
孤立系统：系统与外界之间不发生任何能量传递和物质交换，称为孤立系统。
单相系：系统中工质的物理、化学性质都均匀一致的系统称为单相系。
复相系：由两个相以上组成的系统称为复相系，如固、液、气组成的三相系统。
单元系：由一种化学成分组成的系统称为单元系。
多元系：由两种以上不同化学成分组成的系统称为多元系。
均匀系：成分和相在整个系统空间呈均匀分布的为均匀系。
非均匀系：成分和相在整个系统空间呈非均匀分布，称非均匀系。
热力状态：系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况，称为工质的热力状态，简称为状态。
平衡状态：系统在不受外界影响的条件下，如果宏观热力性质不随时间而变化，系统内外同时建立了热的和力的平衡，这时系统的状态称为热力平衡状态，简称为平衡状态。
状态参数：描述工质状态特性的各种物理量称为工质的状态参数。
如温度（T）、压力（P）、比容（υ）或密度（ρ）、内能（u）、焓（h）、熵（s）、自由能（f）、自由焓（g）等。
基本状态参数：在工质的状态参数中，其中温度、压力、比容或密度可以直接或间接地用仪表测量出来，称为基本状态参数。
温度：是描述系统热力平衡状况时冷热程度的物理量，其物理实质是物质内部大量微观分子热运动的强弱程度的宏观反映。
热力学第零定律：如两个物体分别和第三个物体处于热平衡，则它们彼此之间也必然处于热平衡。
压力：垂直作用于器壁单位面积上的力，称为压力，也称压强。
相对压力：相对于大气环境所测得的压力。
工程热力学第一章基本概念
受重力影响，大部分热力系统内部存在压力变化，但该变化相对很小，通常忽略不计。 The variation of pressure as a result of gravity in most thermodynamic system is relatively small and usually disregarded
热力学温标（Kelvin scale）：纯水三相点温度为273.16K，每1K为水三相点温度的1/273.16。
朗肯温标（Rankine scale）：以绝对零度为起点的华氏温标
温标之间的换算
基本状态参数——压力（Pressure）
微观概念：大量分子碰撞器壁的结果。
单位面积上的压力
分子浓度
平均平动动能
在没有外来影响的情况下，两物体相互作用最终达到相同的冷热状况。
热力学第零定律 1931年 T
热力学第一定律 18401850年 E
热力学第二定律 18541855年 S
热力学第三定律 1906年 S基准
闭口系统的质量保持恒定
开口系统（Open system）：有物质流穿过边界的系统，又称为控制体积或控制体(Control volume)。
开口系统的界面称为控制界面。
开口系统和闭口系统都可能与外界发生能量（功和热）传递。
闭口系统与开口系统
绝热系统（Adiabatic system）：系统与外界之间没有热量传递的系统。
化学平衡（ Chemical equilibrium ） 系统中化学成分不随时间变化 if its chemical position does not change with time. That is, no chemical reactions occur. 化学反应——化学不平衡势
工程热力学 基本知识点
第一章基本概念1.基本概念热力系统：用界面将所要研究的对象与周围环境分隔开来，这种人为分隔的研究对象，称为热力系统，简称系统。
边界：分隔系统与外界的分界面，称为边界。
外界：边界以外与系统相互作用的物体，称为外界或环境。
闭口系统：没有物质穿过边界的系统称为闭口系统，也称控制质量。
开口系统：有物质流穿过边界的系统称为开口系统，又称控制体积，简称控制体，其界面称为控制界面。
绝热系统：系统与外界之间没有热量传递，称为绝热系统。
孤立系统：系统与外界之间不发生任何能量传递和物质交换，称为孤立系统。
单相系：系统中工质的物理、化学性质都均匀一致的系统称为单相系。
复相系：由两个相以上组成的系统称为复相系，如固、液、气组成的三相系统。
单元系：由一种化学成分组成的系统称为单元系。
多元系：由两种以上不同化学成分组成的系统称为多元系。
均匀系：成分和相在整个系统空间呈均匀分布的为均匀系。
非均匀系：成分和相在整个系统空间呈非均匀分布，称非均匀系。
热力状态：系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况，称为工质的热力状态，简称为状态。
平衡状态：系统在不受外界影响的条件下，如果宏观热力性质不随时间而变化，系统内外同时建立了热的和力的平衡，这时系统的状态称为热力平衡状态，简称为平衡状态。
状态参数：描述工质状态特性的各种物理量称为工质的状态参数。
如温度（T）、压力（P）、比容（υ）或密度（ρ）、内能（u）、焓（h）、熵（s）、自由能（f）、自由焓（g）等。
基本状态参数：在工质的状态参数中，其中温度、压力、比容或密度可以直接或间接地用仪表测量出来，称为基本状态参数。
温度：是描述系统热力平衡状况时冷热程度的物理量，其物理实质是物质内部大量微观分子热运动的强弱程度的宏观反映。
热力学第零定律：如两个物体分别和第三个物体处于热平衡，则它们彼此之间也必然处于热平衡。
压力：垂直作用于器壁单位面积上的力，称为压力，也称压强。
相对压力：相对于大气环境所测得的压力。
(完整版)工程热力学知识总结
第一章基本概念1.基本概念热力系统：用界面将所要研究的对象与周围环境分隔开来，这种人为分隔的研究对象，称为热力系统，简称系统。
边界：分隔系统与外界的分界面，称为边界。
外界：边界以外与系统相互作用的物体，称为外界或环境。
闭口系统：没有物质穿过边界的系统称为闭口系统，也称控制质量。
开口系统：有物质流穿过边界的系统称为开口系统，又称控制体积，简称控制体，其界面称为控制界面。
绝热系统：系统与外界之间没有热量传递，称为绝热系统。
孤立系统：系统与外界之间不发生任何能量传递和物质交换，称为孤立系统。
单相系：系统中工质的物理、化学性质都均匀一致的系统称为单相系。
复相系：由两个相以上组成的系统称为复相系，如固、液、气组成的三相系统。
单元系：由一种化学成分组成的系统称为单元系。
多元系：由两种以上不同化学成分组成的系统称为多元系。
均匀系：成分和相在整个系统空间呈均匀分布的为均匀系。
非均匀系：成分和相在整个系统空间呈非均匀分布，称非均匀系。
热力状态：系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况，称为工质的热力状态，简称为状态。
平衡状态：系统在不受外界影响的条件下，如果宏观热力性质不随时间而变化，系统内外同时建立了热的和力的平衡，这时系统的状态称为热力平衡状态，简称为平衡状态。
状态参数：描述工质状态特性的各种物理量称为工质的状态参数。
如温度（T）、压力（P）、比容（υ）或密度（ρ）、内能（u）、焓（h）、熵（s）、自由能（f）、自由焓（g）等。
基本状态参数：在工质的状态参数中，其中温度、压力、比容或密度可以直接或间接地用仪表测量出来，称为基本状态参数。
温度：是描述系统热力平衡状况时冷热程度的物理量，其物理实质是物质内部大量微观分子热运动的强弱程度的宏观反映。
热力学第零定律：如两个物体分别和第三个物体处于热平衡，则它们彼此之间也必然处于热平衡。
压力：垂直作用于器壁单位面积上的力，称为压力，也称压强。
相对压力：相对于大气环境所测得的压力。
工程热力学知识点总结
工程热力学知识点总结工程热力学是一门研究能量转换规律以及热能有效利用的学科，它在能源、动力、化工等领域有着广泛的应用。
以下是对工程热力学一些重要知识点的总结。
一、基本概念1、热力系统热力系统是指人为选取的一定范围内的物质作为研究对象。
根据系统与外界的物质和能量交换情况，可分为闭口系统（与外界无物质交换）、开口系统（与外界有物质交换）和绝热系统（与外界无热量交换）等。
2、状态参数描述热力系统状态的物理量称为状态参数，如压力、温度、比体积等。
状态参数的特点是只取决于系统的状态，而与达到该状态的路径无关。
3、热力过程热力系统从一个状态变化到另一个状态所经历的途径称为热力过程。
常见的热力过程有定容过程、定压过程、定温过程和绝热过程等。
4、热力循环系统经历一系列热力过程后又回到初始状态，所形成的封闭过程称为热力循环。
二、热力学第一定律热力学第一定律是能量守恒与转换定律在热力学中的应用，其表达式为：输入系统的能量输出系统的能量＝系统储存能量的变化。
对于闭口系统，热力学第一定律可表示为：＄Q ＝＼Delta U ＋ W$，其中＄Q$ 为系统吸收的热量，＄＼Delta U$ 为系统内能的变化，＄W$ 为系统对外所做的功。
对于开口系统，热力学第一定律的表达式较为复杂，需要考虑进、出口的能量流动。
三、热力学第二定律热力学第二定律指出了热过程的方向性和不可逆性。
常见的表述有克劳修斯表述和开尔文表述。
克劳修斯表述：热量不可能自发地从低温物体传向高温物体。
开尔文表述：不可能从单一热源取热使之完全变为有用功而不产生其他影响。
热力学第二定律的实质是揭示了自然界中一切自发过程都是不可逆的。
四、理想气体的性质理想气体是一种假设的气体模型，其分子之间没有相互作用力，分子本身不占有体积。
理想气体的状态方程为＄pV ＝ nRT$，其中＄p$ 为压力，＄V$ 为体积，＄n$ 为物质的量，＄R$ 为气体常数，＄T$ 为温度。
理想气体的内能和焓仅与温度有关，与压力和体积无关。
工程热力学-第一章—基本概念
● 为什么叫做热力学第零定律
热力学第零定律 热力学第一定律 热力学第二定律 热力学第三定律
1931年
T
18401850年 E
18541855年 S
1906年
S基准
● 温度的热力学定义
★由热力学第零定律可以推断：处于同一热平衡 状态的各个热力系，必定有某一宏观特征彼此 相同，用于描述此宏观特征的物理量——温度。
T 0.5 m c2 T=0 0.5 m c2=0 分子一切运动停止，零动能。
● 热力学第零定律
◆ 热平衡：不同物体的冷热程度相同，则它们处于热平衡。 ◆ 热力学第零定律（热力学中的一个基本实验结果）：
若两个热力系分别与第三个热力系处于热平衡，那么这 两个热力系也处于热平衡。
温度测量的理论基础 B 相当于温度计
压力的表示方法
◆ 绝对压力（p）、表压力（pg）、 真空度（pv）
◆ 绝对压力p、表压力pg、真空度pv、 大气压力pb的关系 pg =p- pb pv= pb-p
只有绝对压力p才是系统的状态参数。
例1：已知甲醇合成塔上压力表的读数为 150kgf/cm2，这时车间内气压计上的 读数为780mmHg。试求合成塔内绝 对压力等于多少kPa？
●状态参数的微分特性：全微分
状态参数的微分特性
设 z =z (x , y) ， dz是全微分 则： dzxzy dxyzxdy
充要条件是： 2 z 2 z xy yx
可判断是否是状态参数。
2.强度参数和广度参数
● 强度参数：与物质的量无关的参数。
如 p、T、v 等
0 冰熔点
32
-17.8 盐水熔点 0
559.67 491.67 459.67
工程热力学知识点总结
工程热力学知识点总结1. 热力学基本概念1.1 热力学系统：研究对象，与周围环境有能量和物质交换。
1.2 环境：系统之外的一切，与系统形成对比。
1.3 边界：系统与环境之间的分界线。
1.4 状态：系统在某一时刻宏观性质的集合。
1.5 平衡态：系统状态不随时间变化的状态。
1.6 过程：系统从一个平衡态到另一个平衡态的演变。
2. 热力学第一定律2.1 能量守恒：系统内能量的变化等于热量与功的和。
2.2 内能：系统内部微观粒子动能和势能的总和。
2.3 热量：系统与环境之间由于温度差而交换的能量。
2.4 功：系统对环境或其他系统施加的力与其位移的乘积。
2.5 热力学第一定律公式：ΔU = Q - W。
3. 热力学第二定律3.1 熵：系统无序度的量度，是不可逆过程的度量。
3.2 孤立系统：不与外界交换能量或物质的系统。
3.3 熵增原理：孤立系统熵永不减少。
3.4 卡诺定理：所有热机的最大效率由卡诺循环确定。
4. 热力学性质4.1 温度：系统热动能的度量，是热力学过程的驱动力。
4.2 压力：分子对容器壁单位面积的平均作用力。
4.3 体积：系统占据的空间大小。
4.4 比热容：单位质量的物质温度升高1K所需吸收的热量。
4.5 热容：系统温度升高1K所需吸收的热量。
5. 理想气体行为5.1 理想气体状态方程：PV = nRT。
5.2 摩尔体积：1摩尔理想气体在标准状态下的体积。
5.3 气体常数：理想气体状态方程中的常数R。
5.4 马略特定律：理想气体在恒定温度下，体积与压力成正比。
5.5 波义耳定律：在恒温条件下，理想气体的压强与其体积成反比。
6. 热力学循环6.1 卡诺循环：理想化的热机循环，由四个可逆过程组成。
6.2 奥托循环：内燃机的理想循环，包括等容加热、绝热膨胀、等容放热和绝热压缩。
6.3 朗肯循环：蒸汽动力循环，包括泵吸、锅炉加热、涡轮膨胀和冷凝器排热。
7. 相变与潜热7.1 相变：物质从一种相态转变为另一种相态的过程。
工程热力学名词解释
第一章——基本概念第一章——基本概念——1、闭口系统：热力系与外界无物质交换的系统。
2、开口系统：热力系与外界有物质交换的系统。
3、绝热系统：热力系与外界无热量交换的系统。
4、孤立系统：热力系与外界有热量交换的系统。
5、热力平衡状态：热力系在没有外界作用的情况下其宏观性质不随时间变化的状态。
6、准静态过程：如果造成系统状态改变的不平衡势差无限小，以致该系统在任意时刻均无限接近于某个平衡态，这样的过程称为准静态过程7、热力循环：热力系从某一状态开始，经历一系列中间状态后，又回复到原来状态。
8、系统储存能：是指热力学能、宏观动能、和重力位能的总和。
9、热力系统：根据所研究问题的需要，把用某种表面包围的特定物质和空间作为具体指定的热力学的研究对象，称之为热力系统。
第二章——热力学第一定律第二章——热力学第一定律——1、热力学第一定律：当热能与其他形式的能量相互转换时，能的总量保持不变。
或者，第一类永动机是不可能制成的。
2、焓：可以理解为由于工质流动而携带的、并取决于热力状态参数的能量，即热力学能与推动功的总和。
3、技术功：技术上可资利用的功，是稳定流动系统中系统动能、位能的增量与轴功三项之和4、稳态稳流：稳定流动时指流道中任何位置上的流体的流速及其他状态参数都不随时间而变化流动。
第三章——热力学第二定律第三章——热力学第二定律——1、可逆过程：系统经过一个过程后，如果使热力系沿原过程的路线反向进行并恢复到原状态，将不会给外界留下任何影响。
2、热力学第二定律：克劳修斯表述：不可能把热从低温物体转移到高温物体而不引起其他变化。
开尔文普朗克表述：不可能从单一热源吸热而使之全部转变为功。
3、可用能与不可用能：可以转变为机械功的那部分热能称为可用能，不能转变为机械功的那部分热能称为不可用能。
4、熵流：热力系和外界交换热量而导致的熵的流动量5、熵产：由热力系内部的热产引起的熵的产生。
6、卡诺定理:工作再两个恒温热源（T 1 和T 2 ）之间的循环，不管采用什么工质，如果是可逆的，其热效率均为1 −T2 T2 ，如果不是可逆的，其热效率恒小于1 − 。
工程热力学基本概念
工程热力学基本概念1.全然概念热力体系：用界面将所要研究的对象与四周情形分隔开来，这种工资分隔的研究对象，称为热力体系，简称体系。
界线：分隔体系与外界的分界面，称为界线。
外界：界线以外与体系互相感化的物体，称为外界或情形。
钳口体系：没有物质穿过界线的体系称为钳口体系，也称操纵质量。
开口体系：有物质流穿过界线的体系称为开口体系，又称操纵体积，简称操纵体，其界面称为操纵界面。
绝热体系：体系与外界之间没有热量传递，称为绝热体系。
孤立体系：体系与外界之间不产生任何能量传递和物质交换，称为孤立体系。
单相系：体系中工质的物理、化学性质都平均一致的体系称为单相系。
复相系：由两个相以上构成的体系称为复相系，如固、液、气构成的三相体系。
单位系：由一种化学成分构成的体系称为单位系。
多元系：由两种以上不合化学成分构成的体系称为多元系。
平均系：成分和相在全部体系空间呈平均分布的为平均系。
非平均系：成分和相在全部体系空间呈非平均分布，称非平均系。
热力状况：体系中某刹时表示的工质热力性质的总状况，称为工质的热力状况，简称为状况。
均衡状况：体系在不受外界阻碍的前提下，假如宏不雅热力性质不随时刻而变更，体系表里同时建立了热的和力的均衡，这时体系的状况称为热力均衡状况，简称为均衡状况。
状况参数：描述工质状况特点的各类物理量称为工质的状况参数。
如温度（T）、压力（P）、比容（υ）或密度（ρ）、内能（u）、焓（h）、熵（s）、自由能（f）、自由焓（g）等。
全然状况参数：在工质的状况参数中，个中温度、压力、比容或密度能够直截了当或间接地用外表测量出来，称为全然状况参数。
温度：是描述体系热力均衡状况时冷热程度的物理量，其物理本质是物质内部大年夜量微不雅分子热活动的强弱程度的宏不雅反应。
热力学第零定律：如两个物体分别和第三个物体处于热均衡，则它们彼此之间也必定处于热均衡。
压力：垂直感化于器壁单位面积上的力，称为压力，也称压强。
相对压力：相关于大年夜气情形所测得的压力。
工程热力学基本概念
工程热力学基本概念 Revised by BETTY on December 25,2020第一章工质：实现热能和机械能之间转换的媒介物质。
系统：热设备中分离出来作为热力学研究对象的物体。
状态参数：描述系统宏观特性的物理量。
热力学平衡态：在无外界影响的条件下，如果系统的状态不随时间发生变化，则系统所处的状态称为热力学平衡态。
压力：系统表面单位面积上的垂直作用力。
温度：反映物体冷热程度的物理量。
温标：温度的数值表示法。
状态公理：对于一定组元的闭口系统，当其处于平衡状态时，可以用与该系统有关的准静态功形式的数量n加上一个象征传热方式的独立状态参数，即（n+1）个独立状态参数来确定。
热力过程：系统从初始平衡态到终了平衡态所经历的全部状态。
准静态过程：如过程进行的足够缓慢，则封闭系统经历的每一中间状态足够接近平衡态，这样的过程称为准静态过程。
可逆过程：系统经历一个过程后如果系统和外界都能恢复到各自的初态，这样的过程称为可逆过程。
无任何不可逆因素的准静态过程是可逆过程。
循环：工质从初态出发，经过一系列过程有回到初态，这种闭合的过程称为循环。
可逆循环：全由可逆过程粘组成的循环。
不可逆循环：含有不可逆过程的循环。
第二章热力学能：物质分子运动具有的平均动能和分子间相互作用而具有的分子势能称为物质的热力学能。
体积功：工质体积改变所做的功。
热量：除功以外，通过系统边界和外界之间传递的能量。
焓：引进或排出工质输入或输出系统的总能量。
技术功：工程技术上将可以直接利用的动能差、位能差和轴功三项之和称为技术功。
功：物质间通过宏观运动发生相互作用传递的能量。
轴功：外界通过旋转轴对流动工质所做的功。
流动功：外界对流入系统工质所做的功。
第三章热力学第二定律：克劳修斯说法：不可能使热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。
开尔文说法：不可能从单一热源吸热使之完全转化为有用功而不引起其他变化。
卡诺循环：两热源间的可逆循环，由定温吸热、绝热膨胀、定温放热、绝热压缩四个可逆过程组成。
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第一章1.基本概念热力系统：用界面将所要研究的对象与周围环境分隔开来，这种人为分隔的研究对象，称为热力系统，简称系统。
边界：分隔系统与外界的分界面，称为边界。
外界：边界以外与系统相互作用的物体，称为外界或环境。
闭口系统：没有物质穿过边界的系统称为闭口系统，也称控制质量。
开口系统：有物质流穿过边界的系统称为开口系统，又称控制体积，简称控制体，其界面称为控制界面。
绝热系统：系统与外界之间没有热量传递，称为绝热系统。
孤立系统：系统与外界之间不发生任何能量传递和物质交换，称为孤立系统。
单相系：系统中工质的物理、化学性质都均匀一致的系统称为单相系。
复相系：由两个相以上组成的系统称为复相系，如固、液、气组成的三相系统。
单元系：由一种化学成分组成的系统称为单元系。
多元系：由两种以上不同化学成分组成的系统称为多元系。
均匀系：成分和相在整个系统空间呈均匀分布的为均匀系。
非均匀系：成分和相在整个系统空间呈非均匀分布，称非均匀系。
热力状态：系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况，称为工质的热力状态，简称为状态。
平衡状态：系统在不受外界影响的条件下，如果宏观热力性质不随时间而变化，系统内外同时建立了热的和力的平衡，这时系统的状态称为热力平衡状态，简称为平衡状态。
状态参数：描述工质状态特性的各种物理量称为工质的状态参数。
如温度（T）、压力（P）、比容（υ）或密度（ρ）、内能（u）、焓（h）、熵（s）、自由能（f）、自由焓（g）等。
基本状态参数：在工质的状态参数中，其中温度、压力、比容或密度可以直接或间接地用仪表测量出来，称为基本状态参数。
温度：是描述系统热力平衡状况时冷热程度的物理量，其物理实质是物质内部大量微观分子热运动的强弱程度的宏观反映。
热力学第零定律：如两个物体分别和第三个物体处于热平衡，则它们彼此之间也必然处于热平衡。
压力：垂直作用于器壁单位面积上的力，称为压力，也称压强。
相对压力：相对于大气环境所测得的压力。
如工程上常用测压仪表测定系统中工质的压力即为相对压力。
比容：单位质量工质所具有的容积，称为工质的比容。
密度：单位容积的工质所具有的质量，称为工质的密度。
强度性参数：系统中单元体的参数值与整个系统的参数值相同，与质量多少无关，没有可加性，如温度、压力等。
在热力过程中，强度性参数起着推动力作用，称为广义力或势。
广延性参数：整个系统的某广延性参数值等于系统中各单元体该广延性参数值之和，如系统的容积、内能、焓、熵等。
在热力过程中，广延性参数的变化起着类似力学中位移的作用，称为广义位移。
准静态过程：过程进行得非常缓慢，使过程中系统内部被破坏了的平衡有足够的时间恢复到新的平衡态，从而使过程的每一瞬间系统内部的状态都非常接近平衡状态，整个过程可看作是由一系列非常接近平衡态的状态所组成，并称之为准静态过程。
可逆过程：当系统进行正、反两个过程后，系统与外界均能完全回复到初始状态，这样的过程称为可逆过程。
膨胀功：由于系统容积发生变化（增大或缩小）而通过界面向外界传递的机械功称为膨胀功，也称容积功。
热量：通过热力系边界所传递的除功之外的能量。
热力循环：工质从某一初态开始，经历一系列状态变化，最后又回复到初始状态的全部过程称为热力循环，简称循环。
第二章气体的热力性质1.基本概念理想气体：气体分子是由一些弹性的、忽略分子之间相互作用力（引力和斥力）、不占有体积的质点所构成。
比热：单位物量的物体，温度升高或降低1K（1℃）所吸收或放出的热量，称为该物体的比热。
定容比热：在定容情况下，单位物量的物体，温度变化1K（1℃）所吸收或放出的热量，称为该物体的定容比热。
定压比热：在定压情况下，单位物量的物体，温度变化1K（1℃）所吸收或放出的热量，称为该物体的定压比热。
定压质量比热：在定压过程中，单位质量的物体，当其温度变化1K（1℃）时，物体和外界交换的热量，称为该物体的定压质量比热。
定压容积比热：在定压过程中，单位容积的物体，当其温度变化1K（1℃）时，物体和外界交换的热量，称为该物体的定压容积比热。
定压摩尔比热：在定压过程中，单位摩尔的物体，当其温度变化1K（1℃）时，物体和外界交换的热量，称为该物体的定压摩尔比热。
定容质量比热：在定容过程中，单位质量的物体，当其温度变化1K（1℃）时，物体和外界交换的热量，称为该物体的定容质量比热。
定容容积比热：在定容过程中，单位容积的物体，当其温度变化1K（1℃）时，物体和外界交换的热量，称为该物体的定容容积比热。
定容摩尔比热：在定容过程中，单位摩尔的物体，当其温度变化1K（1℃）时，物体和外界交换的热量，称为该物体的定容摩尔比热。
混合气体的分压力：维持混合气体的温度和容积不变时，各组成气体所具有的压力。
道尔顿分压定律：混合气体的总压力P 等于各组成气体分压力P i 之和。
混合气体的分容积：维持混合气体的温度和压力不变时，各组成气体所具有的容积。
阿密盖特分容积定律：混合气体的总容积V 等于各组成气体分容积V i 之和。
混合气体的质量成分：混合气体中某组元气体的质量与混合气体总质量的比值称为混合气体的质量成分。
混合气体的容积成分：混合气体中某组元气体的容积与混合气体总容积的比值称为混合气体的容积成分。
混合气体的摩尔成分：混合气体中某组元气体的摩尔数与混合气体总摩尔数的比值称为混合气体的摩尔成分。
对比参数：各状态参数与临界状态的同名参数的比值。
对比态定律：对于满足同一对比态方程式的各种气体，对比参数r p 、r T 和r v 中若有两个相等，则第三个对比参数就一定相等，物质也就处于对应状态中。
第三章 热力学第一定律1.基本概念热力学第一定律:能量既不能被创造，也不能被消灭，它只能从一种形式转换成另一种形式，或从一个系统转移到另一个系统，而其总量保持恒定，这一自然界普遍规律称为能量守恒与转换定律。
把这一定律应用于伴有热现象的能量和转移过程，即为热力学第一定律。
第一类永动机：不消耗任何能量而能连续不断作功的循环发动机，称为第一类永动机。
热力学能：热力系处于宏观静止状态时系统内所有微观粒子所具有的能量之和。
外储存能：也是系统储存能的一部分，取决于系统工质与外力场的相互作用（如重力位能）及以外界为参考坐标的系统宏观运动所具有的能量（宏观动能）。
这两种能量统称为外储存能。
轴功：系统通过机械轴与外界传递的机械功称为轴功。
流动功（或推动功）：当工质在流进和流出控制体界面时，后面的流体推开前面的流体而前进，这样后面的流体对前面的流体必须作推动功。
因此，流动功是为维持流体通过控制体界面而传递的机械功，它是维持流体正常流动所必须传递的能量。
焓：流动工质向流动前方传递的总能量中取决于热力状态的那部分能量。
对于流动工质，焓=内能+流动功，即焓具有能量意义；对于不流动工质，焓只是一个复合状态参数。
稳态稳流工况：工质以恒定的流量连续不断地进出系统，系统内部及界面上各点工质的状态参数和宏观运动参数都保持一定，不随时间变化，称稳态稳流工况。
技术功：在热力过程中可被直接利用来作功的能量，称为技术功。
动力机：动力机是利用工质在机器中膨胀获得机械功的设备。
压气机：消耗轴功使气体压缩以升高其压力的设备称为压气机。
节流：流体在管道内流动，遇到突然变窄的断面，由于存在阻力使流体压力降低的现象。
第四章 理想气体的热力过程及气体压缩1.基本概念分析热力过程的一般步骤：1.依据热力过程特性建立过程方程式，p=f(v)；2.确定初、终状态的基本状态参数；3.将过程线表示在p-v 图及T —s 图上,使过程直观，便于分析讨论。
4.计算过程中传递的热量和功量。
绝热过程：系统与外界没有热量交换情况下所进行的状态变化过程，即0=q δ或0=q 称为绝热过程。
定熵过程：系统与外界没有热量交换情况下所进行的可逆热力过程，称为定熵过程。
多变过程：凡过程方程为=n pv 常数的过程，称为多变过程。
定容过程：定量工质容积保持不变时的热力过程称为定容过程。
定压过程：定量工质压力保持不变时的热力过程称为定压过程。
定温过程：定量工质温度保持不变时的热力过程称为定温过程。
单级活塞式压气机工作原理：吸气过程、压缩过程、排气过程，活塞每往返一次，完成以上三个过程。
活塞式压气机的容积效率：活塞式压气机的有效容积和活塞排量之比，称为容积效率。
活塞式压气机的余隙：为了安置进、排气阀以及避免活塞与汽缸端盖间的碰撞，在汽缸端盖与活塞行程终点间留有一定的余隙，称为余隙容积，简称余隙。
最佳增压比：使多级压缩中间冷却压气机耗功最小时，各级的增压比称为最佳增压比。
压气机的效率：在相同的初态及增压比条件下，可逆压缩过程中压气机所消耗的功与实际不可逆压缩过程中压气机所消耗的功之比，称为压气机的效率。
热机循环：若循环的结果是工质将外界的热能在一定条件下连续不断地转变为机械能，则此循环称为热机循环。
第五章 热力学第二定律1.基本概念热力学第二定律：开尔文说法：只冷却一个热源而连续不断作功的循环发动机是造不成功的。
克劳修斯说法：热不可能自发地、不付代价地从低温物体传到高温物体。
第二类永动机：从单一热源取得热量，并使之完全转变为机械能而不引起其他变化的循环发动机，称为第二类永动机。
孤立系统：系统与外界之间不发生任何能量传递和物质交换，称为孤立系统。
孤立系统熵增原理：任何实际过程都是不可逆过程，只能沿着使孤立系统熵增加的方向进行。
定熵过程：系统与外界没有热量交换情况下所进行的可逆热力过程，称为定熵过程。
热机循环：若循环的结果是工质将外界的热能在一定条件下连续不断地转变为机械能，则此循环称为热机循环。
制冷：对物体进行冷却，使其温度低于周围环境温度，并维持这个低温称为制冷。
制冷机：从低温冷藏室吸取热量排向大气所用的机械称为制冷机。
热泵：将从低温热源吸取的热量传送至高温暖室所用的机械装置称为热泵。
理想热机：热机内发生的一切热力过程都是可逆过程，则该热机称为理想热机。
卡诺循环：在两个恒温热源间，由两个可逆定温过程和两个可逆绝热过程组成的循环，称为卡诺循环。
卡诺定理：1．所有工作于同温热源与同温冷源之间的一切可逆循环，其热效率都相等，与采用哪种工质无关。
2．在同温热源与同温冷源之间的一切不可逆循环，其热效率必小于可逆循环。
自由膨胀：气体向没有阻力空间的膨胀过程，称为自由膨胀过程。
第七章 水蒸气1．基本概念未饱和水: 水温低于饱和温度的水称为未饱和水（也称过冷水）.饱和水: 当水温达到压力P 所对应的饱和温度s t 时，水将开始沸腾，这时的水称为饱和水。
湿饱和蒸汽：把预热到t s 的饱和水继续加热，饱和水开始沸腾，在定温下产生蒸汽而形成饱和液体和饱和蒸汽的混合物，这种混合物称为湿饱和蒸汽，简称湿蒸汽。
干饱和蒸汽：湿蒸汽的体积随着蒸汽的不断产生而逐渐加大，直至水全部变为蒸汽，这时的蒸汽称为干饱和蒸汽（即不含饱和水的饱和蒸汽）。