《工程热力学》课程教案
2024工程热力学课堂教学设计教案
•教学背景与目标•教学内容与方法•教学资源与工具•教学过程与实施目录•教学评价与反馈•教师角色与素质要求01教学背景与目标课程背景介绍工程热力学在能源与动力工程领域的重要性工程热力学是研究热能与机械能相互转换以及热能传递规律的学科，对于能源的高效利用和动力设备的优化设计具有重要意义。
当前工程热力学教学面临的挑战随着科技的快速发展和新能源技术的不断涌现，工程热力学的教学内容需要不断更新和完善，以适应新的教学需求。
教学目标设定知识与技能目标使学生掌握工程热力学的基本概念和基本定律，了解热能传递和转换的基本过程，能够运用所学知识分析和解决简单的工程热力学问题。
过程与方法目标通过理论讲解、案例分析、实验操作等多种教学手段，培养学生的分析、综合、创新和实践能力。
情感态度与价值观目标激发学生对工程热力学的学习兴趣和热情，培养学生的团队协作精神和创新意识，提高学生的职业素养和社会责任感。
学生需求分析学生的专业背景和先修课程01学生的学习特点和兴趣爱好02学生在未来职业发展中的需求03教学重点与难点教学重点教学难点02教学内容与方法整合知识点间的联系，构建系统的知识体系，如将热力学第一定律和第二定律结合起来讲解热机的工作原理；强调知识点的工程应用背景，引导学生将理论知识与实际问题相结合。
梳理工程热力学基本概念、定律和原理，如热力学系统、热力学第一定律、热力学第二定律等；知识点梳理与整合根据工程热力学的学科特点，选择启发式、案例式、讨论式等教学方法；针对学生的实际情况，采用分层次、分阶段的教学方式，逐步提高教学难度；利用多媒体、网络等现代化教学手段，增强教学的直观性和趣味性。
教学方法选择依据设计课堂提问环节，鼓励学生主动思考和回答问题，激发学生的学习兴趣；安排小组讨论环节，引导学生就某一问题进行深入探讨和交流，培养学生的合作精神和沟通能力；设置课堂练习环节，让学生及时巩固所学知识，提高教学效果。
课堂互动环节设计案例分析与实践应用引入工程实例，分析热力学理论在工程中的应用，如汽轮机、内燃机等热力设备的热力过程分析；安排实验课程，让学生亲自动手操作，加深对热力学理论的理解和掌握；布置课程设计任务，让学生综合运用所学知识解决实际问题，培养学生的工程实践能力和创新能力。
2024版最新精品工程热力学教案
提高制冷效率的措施包括采用高效压缩机、优化冷凝器和蒸发器设计、 提高制冷剂性能等。
06
工程热力学应用实例分析
蒸汽轮机工作原理及性能评价
蒸汽轮机工作原理
蒸汽轮机利用高温高压蒸汽驱动涡轮旋转，进而带动发电机发电。蒸汽轮机主要由锅炉、汽 轮机、凝汽器、给水泵等辅助设备组成。
性能评价指标
蒸汽轮机的性能评价指标主要包括热效率、功率输出、蒸汽消耗率等。其中，热效率是评价 蒸汽轮机性能的重要指标，它反映了蒸汽轮机将热能转化为机械能的效率。
等容过程
绝热过程
系统体积保持不变的过程。在等容过程中， 理想气体的压强与热力学温度成正比关系。
系统与外界没有热量交换的过程。在绝热过 程中，理想气体的压强、体积和温度之间满 足特定的关系式。
05
热力循环与热效率
热力循环概述
01
02
03
热力循环定义
热力循环是研究工质从某 一状态开始，经过一系列 状态变化又回到原来状态 的过程。
等。
02
热力学第一定律
能量守恒原理
能量不能凭空产生或 消失，只能从一种形 式转化为另一种形式。
能量转化过程中，各 种形式的能量在数量 上保持平衡。
在一个孤立系统中， 总能量始终保持不变。
热力学第一定律表达式
热力学第一定律的表达式为
ΔU = Q - W，其中ΔU表示系统内能的变化，Q表示系统与外界交换的热量，W表示系 统对外界所做的功。
对外界所做的功。
当系统与外界没有热量交换时， 即Q=0，则ΔU = -W，表示系 统内能的变化等于系统对外界所
做的功的负值。
当系统与外界没有功的交换时， 即W=0，则ΔU = Q，表示系统 内能的变化等于系统与外界交换
北京理工工程热力学电子教案
北京理工工程热力学电子教案第一章：工程热力学概述1.1 热力学的定义与发展历程1.2 工程热力学的研究对象与内容1.3 工程热力学的基本定律1.4 工程热力学的应用领域第二章：热力学系统与状态参数2.1 热力学系统的分类2.2 状态参数的概念与定义2.3 状态参数的测量与表示方法2.4 热力学状态图的应用第三章：热力学第一定律3.1 能量守恒定律3.2 内能的概念与计算3.3 热量与功的传递3.4 热力学第一定律的应用实例第四章：热力学第二定律4.1 热力学第二定律的表述4.2 熵的概念与计算4.3 熵增原理与过程自发进行条件4.4 热力学第二定律的应用实例第五章：热力学第三定律5.1 热力学第三定律的表述5.2 绝对零度的概念5.3 物体的热容量与熵变5.4 热力学第三定律的应用实例第六章：热力学循环与效率6.1 循环的概念与分类6.2 卡诺循环及其效率6.3 实际热机循环的特点与效率分析6.4 热力学循环在工程中的应用第七章：热力学势与状态方程7.1 自由能与吉布斯自由能7.2 亥姆霍兹自由能与朗肯循环7.3 状态方程的定义与分类7.4 常用状态方程及其应用第八章：多组分系统热力学8.1 多组分系统的平衡条件8.2 相律与相图8.3 杠杆规则与相律的应用8.4 多组分系统热力学在工程中的应用第九章：非平衡热力学9.1 非平衡热力学的基本概念9.2 熵产生与熵流9.3 非平衡热力学在工程中的应用9.4 非平衡热力学与可持续发展第十章：工程热力学数值方法10.1 数值方法的基本概念10.2 有限差分法在热力学中的应用10.3 有限元法在热力学中的应用10.4 工程热力学数值方法的发展趋势重点和难点解析一、热力学第一定律重点：内能的概念与计算、热量与功的传递难点：热量与功的转换关系、热力学第一定律在实际工程中的应用二、热力学第二定律重点：熵的概念与计算、熵增原理与过程自发进行条件难点：熵增原理的理解与应用、热力学第二定律在工程实践中的应用三、热力学第三定律重点：绝对零度的概念、物体的热容量与熵变难点：热力学第三定律的深层含义、绝对零度的实验测定方法四、热力学循环与效率重点：卡诺循环及其效率、实际热机循环的特点与效率分析难点：热力学循环的优化、提高热机效率的途径五、热力学势与状态方程重点：自由能与吉布斯自由能、状态方程的定义与分类难点：自由能的转换与守恒、状态方程在不同条件下的应用六、多组分系统热力学重点：多组分系统的平衡条件、相律与相图难点：相律的应用、多组分系统热力学在工程中的应用七、非平衡热力学重点：非平衡热力学的基本概念、熵产生与熵流难点：非平衡热力学在工程中的应用、熵产生与熵流的测量和控制八、工程热力学数值方法重点：数值方法的基本概念、有限差分法在热力学中的应用难点：有限元法在热力学中的应用、工程热力学数值方法的发展趋势本教案涵盖了工程热力学的基本概念、定律、循环与效率、状态方程、多组分系统热力学、非平衡热力学以及数值方法等多个方面。
工程热力学课程教案完整版
工程热力学课程教案Document serial number【NL89WT・NY98YT4^g^NNUUT・Nl：T108】《工程热力学》课程教案***木课程教材及主要参考书目教材：沈维道、蒋智敬、童钧耕编，工程热力学（第三版），高等教育出版社，2001. 6 手册：严家驛、余晓福着，水和水蒸气热力性质图表，高等教育出版社,1995.5 实验指导书：华北电力大学动力系编，热力实验指导书，2001参考书：曾丹苓、敖越、张新铭、刘朝编，工程热力学（第三版），高等教育出版社，2002.12王加璇等编着，工程热力学，华北电力大学，1992年。
朱明善、刘颖、林兆庄、彭晓峰合编，工程热力学，淸华大学岀版，1995年。
曾丹苓等编着，工程热力学（第一版），高教出版社，2002年全美经典学习指导系列，［美］M.C.波特尔、C.W.萨默顿着郭航、孙嗣莹等译，工程热力学，科学出版社，2002年。
何雅玲编，工程热力学精要分析及典型题精解，西安交通大学出版社，2000. 4概论（2学时）1.教学目标及基本要求从人类用能的历史和能量转换装置的实例中认识理解：热能利用的广泛性和特殊性；工程热力学的研究内容和研究方法；本课程在专业学习中的地位；本课程与后续专业课程乃至专业培养目标的关系。
2.各节教学内容及学时分配0-1热能及其利用（0.5学时）0-2热力学及其发展简史（0.5学时）0-3能量转换装置的工作过程（0.2学时）0-4工程热力学研究的对象及主要内容（0.8学时）3.重点难点工程热力学的主要研究内容；研究内容与本课程四大部分（特别是前三大部分）之联系；1：程热力学的研究方法4.教学内容的深化和拓宽热力学基本定律的建立；热力学各分支；本课程与传热学、流体力学等课程各自的任务及联系；有关工程热力学及其应用的网上资源。
5.教学方式讲授，讨论，视频片段6.教学过程中应注意的问题特别注意：本课程作为热能与动力工程专业学生进入专业学习的第一门课程（专业基础课），要引导学生的学习兴趣和热情。
工程热力学课程设计参考
工程热力学课程设计参考一、教学目标本课程旨在让学生掌握工程热力学的基本概念、理论和方法，能够运用工程热力学的知识解决实际问题。
通过本课程的学习，学生应达到以下目标：1.理解热力学系统的基本概念，如孤立系统、闭系统和开放系统。
2.掌握能量守恒定律和熵增原理，理解热力学第一定律和第二定律。
3.熟悉热力学状态量，如温度、压力、体积和熵等，并掌握状态方程的推导和应用。
4.学习热力学过程，如等压过程、等温过程和绝热过程等，并了解其特点和应用。
5.掌握热力机的原理和工作过程，如卡诺循环和朗肯循环等。
6.能够运用热力学的知识和方法分析实际工程问题，如热能转换和热能利用等。
7.能够运用热力学公式和图表进行计算和分析，如热力学状态方程的求解和热力图的绘制等。
8.能够运用热力学的原理和模型进行工程设计和优化，如热机效率的计算和热交换器的 design 等。
情感态度价值观目标：1.培养学生的科学思维和逻辑思维能力，提高学生分析和解决问题的能力。
2.培养学生对工程热力学的兴趣和热情，激发学生对工程热力学研究的热情。
3.培养学生对工程热力学应用的实际意义和价值的认识，提高学生对工程热力学的社会责任感和使命感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.热力学基本概念：热力学系统、能量守恒定律、熵增原理等。
2.热力学状态量：温度、压力、体积、熵等，状态方程的推导和应用。
3.热力学过程：等压过程、等温过程、绝热过程等，特点和应用。
4.热力机：卡诺循环、朗肯循环等，原理和工作过程。
5.热力学应用：热能转换、热能利用等实际工程问题的分析和解决。
6.热力学基本概念：第一周，2 课时。
7.热力学状态量：第二周，3 课时。
8.热力学过程：第三周，4 课时。
9.热力机：第四周，4 课时。
10.热力学应用：第五周，3 课时。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，如讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
《工程热力学》教学大纲精选全文
[1]. K D, P.I. Modern Thermodynamics. New York: John Wiley & Sons, 1998
[2]. T.A. C.and M.A. B., Thermodynamics An Engineering Approach, McGraw-Hill, Fourth Edition 2002
12.3化学反应过程的热力学第一定律分析
12.4化学反应过程的热力学第二定律分析
12.5化学平衡
12.6热力学第三定律
12.7绝对熵及其应用
二、实验内容：
实验1：水的饱和蒸汽压力和温度关系实验
目的及形式：
1）通过水的饱和蒸汽压力和温度关系实验，加深对饱和状态的理解；
2）通过对实验数据的整理，掌握饱和蒸汽p-t关系图表的编制方法；
精选全文完整版（可编辑修改）
本科《工程热力学》课程教学大纲
一、课程基本情况
课程编号
20140064
开课单位
热能工程系
课程名称
中文名称
工程热力学
英文名称
Engineering Thermodynamics
教学目的与重点
本课程的主要教学目的是使学生理解和掌握有关能量转换（主要是热能与其它形式能量之间转换）、热能的合理利用的基本规律，并能正确运用这些规律解决热工过程热力循环等工程实际问题。
课堂讨论：（理想气体过程）
第四章热力学第二定律与熵
4.1自然过程的方向性
4.2热力学第二定律的实质与表述
4.3卡诺循环与卡诺定理
4.4克劳修斯不等式
4.5熵的导出
工程热力学课程教案X-2024鲜版
阐述压缩机的性能参数，如排气量、排气压力、 功率及效率等，以及这些参数的计算方法和影响 因素。
2024/3/28
压缩机的类型与结构
详细介绍各类压缩机的结构、工作原理及特点， 如往复式压缩机、离心式压缩机、轴流式压缩机 等。
压缩机的选型与使用
介绍压缩机的选型原则和方法，以及安装、调试、 运行和维护等方面的注意事项。
18
制冷剂的种类与性质
制冷剂的种类
根据化学组成，制冷剂可分为无机化合物、 氟利昂、碳氢化合物等。
2024/3/28
制冷剂的性质
制冷剂应具有低沸点、高蒸气压、良好的热 力学性质、化学稳定性以及环保性等特性。
19
04
热力过程与设备
2024/3/28
20
压缩过程与压缩机
压缩过程的基本原理
介绍压缩过程的基本概念、原理及分类，包括等 温压缩、绝热压缩和多变压缩等。
课程目标
培养学生掌握热力学基本理论和分析方法，具备解决工程实际问题 的能力，为后续专业课程学习及工程实践打下坚实基础。
4
教学内容与方法
2024/3/28
教学内容
包括热力学基本概念、热力学第一定 律、热力学第二定律、气体和蒸汽的 性质、热力过程和循环分析等。
教学方法
采用讲授、讨论、案例分析等多种教 学方法，注重理论与实践相结合，提 高学生分析问题和解决问题的能力。
2024/3/28
13
03
工质的热力性质
2024/3/28
14
工质的定义与分类
定义
工质是实现热能与机械能相互转换的媒介物 质。
分类
根据物质状态，工质可分为气体、液体和固 体；根据组成，可分为单质和化合物。
2024版《工程热力学》课程教学大纲
目录•课程简介与目标•热力学基本概念与定律•热力学性质与过程分析•热力学在能源转换中的应用•热力学在环境保护中的应用•实验课程安排与要求课程简介与目标工程热力学的研究对象和任务研究热能与机械能相互转换的规律，以及提高能量转换效率的途径。
工程热力学在能源领域的应用涉及动力、制冷、空调、化工、环保等多个领域，为能源的高效利用提供理论指导。
工程热力学与相关学科的关系与传热学、流体力学、燃烧学等学科密切相关，共同构成能源科学与工程学科体系。
工程热力学概述030201知识目标掌握工程热力学的基本概念、基本原理和基本方法，了解工程热力学在能源领域的应用。
能力目标能够运用工程热力学知识分析实际工程问题，提出解决方案，并具备初步的工程设计和创新能力。
素质目标培养学生的工程素养、创新意识和团队协作精神，提高学生的综合素质。
课程目标与要求教材及参考书目01教材《工程热力学》（第X版），XXX主编，XXX出版社。
02参考书目《热力学基础》、《传热学》、《流体力学》等相关教材，以及工程热力学领域的学术论文和专著。
热力学基本概念与定律温度、热量与内能温度温度是表示物体冷热程度的物理量，微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。
热量热量是指当系统与外界存在温差时，通过热交换，系统从外界吸收或向外界放出的能量。
内能内能是物体内部所有分子做无规则运动所具有的动能和分子势能的总和。
热力学系统与过程热力学系统热力学系统是指某一由大量粒子组成的宏观物质系统。
粒子间的相互作用力可以忽略，但又大量到足以符合统计规律，从而能确定其宏观性质。
热力学过程热力学过程是指热力学系统从某一始态出发，经过某一特定路径转变为另一终态的整个过程。
热力学第一定律热力学第一定律的表述热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其他能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总值保持不变。
热力学第一定律的数学表达式ΔU=W+Q，其中ΔU为内能的变化量，W为外界对系统做的功，Q为系统从外界吸收的热量。
工程热力学课程设计
工程热力学课程设计一、课程设计简介本课程设计是对工程热力学课程的实践性学习，通过实际应用热力学原理求解问题，提高学生对于热力学知识的理解和掌握。
本课程设计将结合实际工程问题，学生需要采集现场数据、运用热力学原理进行分析，并通过编程求解问题，最终输出解决方案。
二、课程设计背景工程热力学是机械、能源等工程领域中的重要学科，主要研究热力学基本定律及其应用。
在实际工程中，热力学理论与实际生产、生活密切相关。
课程设计将结合工程实际情况，让学生对于热力学的应用更加深入，将理论与实际结合起来，提高学生对于热力学知识的掌握，培养学生解决实际问题的能力。
三、课程设计内容1. 数据采集学生需到现场采集相关数据，记录温度、压力、流量等实际参数，作为后续分析的基础。
2. 基本热力学定律学生需要掌握热力学的基本定律，包括能量守恒定律、熵增定律、热力学第一定律和第二定律等。
3. 热力学循环模拟学生需要通过编程模拟热力学循环过程，例如理想气体循环模拟、蒸汽动力循环模拟等。
4. 热力学分析学生需要运用热力学原理对采集到的数据进行分析，如计算热效率、功率等参数，同时结合实际情况分析，提出改进建议。
5. 解决方案输出学生需要将热力学分析结果进行整合，并给出详细的解决方案。
在方案输出中，需要包括数据分析结果、程序代码、图表等内容。
四、课程设计目标通过本课程设计，学生将达到以下目标：1.掌握热力学基本定律及其应用。
2.运用计算机编程解决实际问题，提高解决问题的能力。
3.锻炼数据采集、处理和分析的实际能力。
4.学习整合各种工具，输出具有可行性的解决方案。
五、课程设计评估课程设计的评估将会按照以下两个方面进行：1. 理论评分评估学生对于热力学原理的掌握程度，包括基本热力学定律、热力学循环模拟等方面，并以作业、考试等形式进行答辩。
2. 实践评分评估学生在实践中的能力表现，包括数据采集、编程实现、分析结果等，并以课程设计报告等形式进行答辩。
六、课程设计总结本课程设计通过实际案例，让学生深入理解热力学知识在工程中的应用，提高学生对于工程热力学的理论理解和实践能力。
工程热力学教案
《工程热力学》教案能源与动力工程学院邓巧林2010年2月一、课程基本描述课程名称：工程热力学英文译名：Engineering Thermodynamics总学时数：40 讲课学时：40 实验学时：0授课对象：热能与动力工程专业、建筑环境与设备工程专业本科生课程要求：必修分类：专业（学科）基础课开课时间：第四学期先修课：高等数学、大学物理、理论力学、材料力学、工程流体力学二、课程教学定位1. 本课程在专业课程体系中的定位工程热力学是研究物质的热力性质、热能与其它能量之间相互转换的一门工程基础理论学科，其内涵丰富、概念抽象、公式数量多、联系工程实际范围广，是热能与动力工程和建筑环境与设备工程专业四年制本科的一门重要的专业基础课。
热能与动力工程专业所研究的问题：如燃料燃烧、能量转换、火力发电、内燃机动力装置、燃气轮机装置等，建筑环境与设备工程专业所研究解决的问题:如采暖、空调，热源、冷源,以及建筑物的温度、湿度等问题的调节与控制,都要以热力学物理模型研究为基础。
因此学生掌握工程热力学课程基本理论，直接影响其专业水平，对今后从事科学研究、工程应用及管理工作都非常重要。
工程热力学作为有百年历史的老学科，早已自成体系,目前全国约有30多个专业开设该课程，同型专业开设工程热力学课程的目的是一致的：即应用热力学的基本概念、基本定律和工质的热力性质，对各种类型热工设备或热力系统的热工过程进行分析计算，以寻求提高热能利用率和节能的有效途径。
所不同的是，能源动力类专业的研究对象主要是热能与机械能的转换，它是后续汽轮机原理、热力发电厂、锅炉原理、燃气轮机原理、燃气蒸汽联合循环发电技术、燃烧理论与技术、火电厂节能原理与技术、核能发电技术等课程的基础；而建筑环境与设备专业，其研究对象主要是热能的直接利用，一方面集中供热、供暖的热源，常取自热电联产，空调的冷源来自制冷装置，这些要涉及热与功的转换；而另一方面湿空气、燃气、制冷剂、溶液等的热力性质，是后续供热、供燃气、通风与空调工程课程必须要用到的。
工程热力学 教案
工程热力学教案教案标题：工程热力学教学目标：1. 理解工程热力学的基本概念和原理。
2. 掌握工程热力学中的常用计算方法。
3. 能够应用工程热力学知识解决实际问题。
教学重点：1. 工程热力学的基本概念和原理。
2. 热力学系统的性质和特点。
3. 热力学过程的描述和分析。
4. 热力学循环的计算和优化。
教学难点：1. 热力学系统的性质和特点的理解。
2. 热力学过程的描述和分析方法的掌握。
3. 热力学循环的计算和优化方法的应用。
教学准备：1. 教学PPT或投影仪。
2. 教学实例和案例分析材料。
3. 实验室设备和实验材料（可选）。
教学过程：一、导入（5分钟）1. 引入工程热力学的基本概念和应用领域。
2. 激发学生的学习兴趣，提出与实际生活和工程实践相关的问题。
二、理论讲解（30分钟）1. 介绍热力学系统的性质和特点，如封闭系统、开放系统等。
2. 解释热力学过程的描述方法，如等温过程、绝热过程等。
3. 讲解热力学循环的基本原理和常见循环类型。
三、计算方法与案例分析（40分钟）1. 介绍工程热力学中常用的计算方法，如热力学方程、热力学图表等。
2. 分析实际案例，应用计算方法解决工程热力学问题。
3. 引导学生进行讨论和思考，加深对工程热力学知识的理解。
四、实验演示（可选，30分钟）1. 进行与工程热力学相关的实验演示，如热力学循环实验等。
2. 引导学生观察实验现象，分析实验数据，并与理论知识进行对比和验证。
五、总结与拓展（10分钟）1. 总结工程热力学的基本概念和计算方法。
2. 引导学生思考工程热力学在实际工程中的应用和发展前景。
3. 提供相关学习资源和拓展阅读推荐。
教学评估：1. 课堂练习：布置与工程热力学相关的计算题目，检验学生对知识的掌握程度。
2. 实验报告：要求学生撰写实验报告，包括实验过程、数据分析和结论。
3. 课堂讨论：鼓励学生积极参与课堂讨论，分享自己的思考和观点。
教学延伸：1. 建议学生参加相关实习或实践活动，加深对工程热力学知识的理解和应用。
《工程热力学》课程引入思维导图的教案设计
《工程热力学》课程引入思维导图的教案设计工程热力学课程引入思维导图的教案设计引言：工程热力学是工程学的重要基础课程，通过学习该课程，学生可以掌握能量守恒、热力学循环等方面的知识，为实际工程问题的解决提供理论支持。
然而，由于该课程内容较为抽象和复杂，学生容易迷失在大量的知识点中。
为了提高学生的学习效果和思维能力，本文将介绍一种以思维导图为辅助工具的教学方法，以帮助学生更好地理解和应用工程热力学的知识。
第一部分：教学目标的设定为了明确教学目标，我们首先需要明确学生应该具备的知识和能力。
基于工程热力学课程的特点和要求，本文设定如下教学目标：1. 掌握热力学基本概念和定律的核心内容；2. 理解能量守恒、热力学循环等重要概念的物理意义；3. 能够运用热力学知识解决工程实际问题；4. 培养学生的思维能力，提高问题解决能力和创新能力。
第二部分：教学内容的设计1. 热力学基本概念和定律的讲解- 热力学的定义和研究对象- 系统、界面和环境的概念- 热平衡、温度和热力学温度的关系- 热力学过程和非热力学过程- 热力学定律的描述和应用2. 能量守恒的讲解与实例分析- 能量转化与能量守恒的概念- 封闭系统和开放系统的能量守恒原理- 能量守恒方程的推导和应用- 基于能量守恒原理解决工程实际问题的例题讲解3. 热力学循环的理解与计算- 热力学循环的定义和分类- 热力学循环的工作原理和效率- 卡诺循环的特点和性能- 基于热力学循环进行工程实际问题分析的案例讲解第三部分：教学方法的选择为了增强学生的学习兴趣和参与度，本教案将结合思维导图的使用，引导学生扩展思维，建立热力学知识的关联和整体认知。
具体教学方法如下：1. 导入思维导图- 在课前准备阶段，教师制作与热力学课程内容相关的思维导图，并在课堂上以投影或板书形式呈现给学生。
- 学生观察思维导图，尝试理解思维导图的结构和主要内容。
2. 讲解热力学知识点- 以思维导图为线索，教师逐个讲解思维导图上的热力学知识点，利用图文并茂的方式进行讲解。
工程热力学课程教案
讲授和多媒体课件相结合
思考题
作业题
思考题：2-6，2-11, 2-12,2-13
作业题：2-8,2-13,2-16
备注
工程热力学课程教案
周 次
第 3 周
日 期
年 月 日
星期
教学内容
第三章 气体和蒸汽的性质
§3-1 理想气体的概念
一．理想气体模型
二．理想气体状态方程式
三．摩尔质量和摩尔体积
难点：热力过程计算公式，应用 p-v、T-s 图分析多变过程
主要英文
词汇
Thermodynamic process,Polytrophic process,Constant volume process, Constantpressureprocess
教学方法与手段
讲授和多媒体课件相结合
思考题
作业题
难点：初终态参数关系中变比热容的处理方法。
主要英文
词汇
Constanttemperatureprocess,Adiabatic process
教学方法与手段
讲授和多媒体课件相结合
思考题
作业题
思考题：4-6，4-7,,4-8,4-9,4-12
作业题：4-4,4-10,4-12,4-17
备注
高考是我们人生中重要的阶段，我们要学会给高三的自己加油打气
思考题：4-2，4-3
作业题：4-1,4-2,4-9
备注
工程热力学课程教案
周 次
第 5 周
日 期
年 月 日
星期
教学内容
学生自学
重点与难点
主要英文
词汇
教学方法与手段
思考题
作业题
工程热力学课程设计
工程热力学课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握工程热力学基本概念，如系统、状态、过程、能量等；2. 掌握热力学第一定律和第二定律的基本原理及其应用；3. 掌握理想气体、实际气体及其状态方程，了解不同类型的热力学过程；4. 了解热力学循环的基本原理，掌握卡诺循环、布雷顿循环等典型循环的分析方法。
技能目标：1. 能够运用热力学基本原理分析和解决实际问题，如热机效率计算、热力学过程分析等；2. 能够正确绘制和应用P-V图、T-S图等热力学图解，提高问题解决能力；3. 能够运用所学知识，对实际热力学系统进行简单设计和优化。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对工程热力学的兴趣和热情，激发学习积极性；2. 培养学生的科学思维和创新意识，敢于提出问题、解决问题；3. 培养学生的团队合作精神，提高沟通与协作能力；4. 增强学生的环保意识，认识到热力学在节能减排中的重要作用。
本课程针对高中年级学生，结合学科特点和教学要求，将目标分解为具体的学习成果。
课程注重理论联系实际，提高学生的知识水平和实践能力，培养学生的科学素养和工程意识。
通过本课程的学习，使学生能够掌握热力学基本原理，具备分析和解决实际问题的能力，为后续相关课程学习和工程实践打下坚实基础。
二、教学内容1. 热力学基本概念：系统、状态、过程、能量等；教材章节：第一章第一节进度安排：2课时2. 热力学第一定律和第二定律：能量守恒、熵增原理；教材章节：第一章第二节、第三节进度安排：4课时3. 理想气体和实际气体：状态方程、压缩因子；教材章节：第二章第一节、第二节进度安排：4课时4. 热力学过程：等温过程、等压过程、绝热过程、等熵过程；教材章节：第三章进度安排：6课时5. 热力学循环：卡诺循环、布雷顿循环、郎肯循环；教材章节：第四章进度安排：6课时6. 热力学图解：P-V图、T-S图的应用；教材章节：第五章进度安排：4课时7. 热力学案例分析：热机效率计算、热力学过程分析；教材章节：第六章进度安排：4课时本教学内容根据课程目标进行选择和组织，确保科学性和系统性。
工程热力学第5版教案及课后答案
1.定容热效应和定压热效应 反应在定温定容或定温定压下不可逆地进行，且没有作出
有用功，则其反应热称为反应的热效应。
QU2U1Wu,V 0
QH2H1W u,p
QV U2 U1 Qp H2 H1
定容热效应QV 定压热效应 Qp
反应焓（H）：定温定压反应的热效应，等于反应前后物系焓差。
反应热是过程量，与反应过程有关； 热效应是定温反应过程中不作有用功时的反应热，是状态量
（standard
enthalpy
of
formation）
—标准状态下的生成热 。
稳定单质或元素的标准生成焓规定为零。
标准燃烧焓 H c（0 standard enthalpy of combustion） —标准状态下的燃烧热。
16
3. 理想气体工质任意温度 T 的摩尔焓
HmΔHf0ΔH
H
标准生成焓
… 生命 环保
？ 化学反应
热力学基本概念和基本原理是否适用
一. 化学反应系统与物理反应系统
1. 包含化学反应过程的能量转换系统:
闭口系
开口系
3
2. 独立的状态参数 简单可压缩系的物理变化过程，确定系统平衡状态的独立状态 参数数：两个；
？ 发生化学反应的物系： 两个以上的独立参数。
除作功和传热，参与反应的物质的成分或浓度也可变化。
能够使物系和外界完全恢复到原来状
.2
态，不留下任何变化的理想过程。
一切含有化学反应的实际过程都
是不可逆的， 少数特殊条件下的化学
反应接近可逆。 例如？ 蓄电池的放电和充电——接近可逆； 燃烧反应——强烈不可逆。
正向反应 +
系统 有用功数值相等 外界
2024版工程热力学教案
17
热力循环基本概念
2024/1/25
01
热力循环定义：热力系统经历一系列状态变化后， 回到初始状态的过程。
02
热力循环分类：根据工质状态变化特点，可分为开 式循环和闭式循环。
03
热力循环评价指标：热效率、㶲效率等。
18
卡诺循环及其热效率
2024/1/25
卡诺循环定义
由两个可逆定温过程和两个可逆绝热过程组成的理想热力循环。
物体内部所有分子热运动的动能 和分子势能的总和，单位是焦耳 （J）。
2024/1/25
温度 压力 体积 内能
表示物体冷热程度的物理量，单 位是摄氏度（°C）或开尔文 （K）。
物体所占空间的大小，单位是立 方米（m³）或立方厘米（cm³）。
9
热力学第一定律
2024/1/25
内容
热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其他 能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总值保持不变。
同样需要考虑分子间的相互作用力，计算更 为复杂。
2024/1/25
实际气体的液化与汽化
在一定的温度和压力下，实际气体可以发生 相变。
14
湿空气性质及过程
湿空气的状态参数
包括干球温度、湿球温度、相 对湿度等。
湿空气的热力过程
如加热、冷却、加湿、去湿等， 需要考虑水蒸气的变化。
湿空气的焓湿图
表示湿空气状态参数之间的关 系，用于分析空调、制冷等过 程。
热电转换
利用热电效应将热能直接转换为 电能的技术，如温差发电、热离 子发电等。
2024/1/25
24
热力学在节能技术中的应用
2024/1/25
节能原理
01
北京理工工程热力学电子教案
北京理工工程热力学电子教案第一章：工程热力学概述1.1 热力学的定义与发展历程1.2 工程热力学的研究对象与方法1.3 工程热力学的基本假设与局限性1.4 工程热力学在工程技术领域的应用第二章：热力学基本概念2.1 系统、状态与过程2.2 状态变量：温度、压力、比容2.3 状态方程：理想气体状态方程2.4 热力学量：内能、焓、熵第三章：热力学第一定律3.1 能量守恒定律3.2 热量与功的转换3.3 热力学第一定律的表达式3.4 热力学第一定律在工程中的应用第四章：热力学第二定律4.1 热力学第二定律的表述4.2 卡诺循环与热机效率4.3 熵增原理与自发过程4.4 热力学第二定律在工程中的应用第五章：热力学第三定律5.1 热力学第三定律的表述5.2 绝对零度的概念5.3 熵与温度的关系5.4 热力学第三定律在工程中的应用第六章：热力学势6.1 自由能与自由能变化6.2 吉布斯自由能与化学势6.3 亥姆霍兹自由能与能量函数6.4 热力学势在工程中的应用第七章：相变与相平衡7.1 相与相变的类型7.2 相图与相平衡条件7.3 相变过程的热力学分析7.4 相平衡在工程中的应用第八章：热传递8.1 热传递的基本方式：导热、对流、辐射8.2 傅里叶定律与导热方程8.3 牛顿冷却定律与对流换热8.4 斯特藩-玻尔兹曼定律与辐射换热第九章：热力学循环9.1 热力学循环的基本概念9.2 卡诺循环与热效率9.3 实际热力学循环：蒸汽循环、内燃机循环9.4 热力学循环在工程中的应用第十章：热力学参数测量与计算10.1 热力学参数的测量方法10.2 热力学实验设备与技术10.3 热力学计算方法与软件应用10.4 热力学参数测量与计算在工程中的应用重点和难点解析重点环节1：状态变量与状态方程状态变量：温度、压力、比容等是描述系统状态的基本参数，它们的变化决定了系统的性质。
状态方程：理想气体状态方程PV=nRT是理解和计算理想气体状态的基础，涉及到气体的宏观行为。
(完整版)工程热力学教案第一讲
工程热力学工程热力学的作用：主要研究热能与机械能相互转换的规律、方法及提高转化率的途径，比较集中地表现为能量方程。
工程热力学部分的主要内容（1）基本概念与基本定律，如工质、热力系、热力状态、状态参数及热力过程、热力学第一定律、热力学第二定律等等，这些基本概念和基本定律是全部工程热力学的基础。
（2）常用工质的热力性质。
其主要内容是理想气体、水蒸气、湿空气等常用工质的基本热力性质。
工质热力性质的研究是具体分析计算能量传递与转换过程的前提。
（3）各种热工设备的热力过程。
其主要内容有理想气体的热力过程、气体和蒸汽在喷管和扩压管中流动过程及蒸汽动力循环等热力过程的分析计算。
这些典型热工设备热力过程的分析计算，是工程热力学应用基本定律结合工质特性和过程特性分析计算具体能量传递与转换过程完善性的方法示例。
第一章工质及气态方程第一节工质热力系统第二节工质的热力状态基本状态参数第三节平衡状态状态方程第四节理想气体状态方程本章的主要内容1、讨论能量转换过程中所涉及的各种基本概念；2、在以气体为重要工质的能量转换过程中，介绍其状态方程。
本章的学习要求•理解工质、热力系的定义，掌握热力系的分类。
•理解热力状态和状态参数的定义；掌握状态参数的特征、分类，基本状态参数的物理意义和单位；掌握绝对压力、表压力和真空度的关系。
•掌握平衡状态的物理意义及实现条件。
•了解状态方程式及参数坐标图的物理意义及作用。
•理解热力过程、准平衡过程和可逆过程的物理意义与联系，能正确判定准平衡过程和可逆过程。
第一节工质及状态方程本节重点掌握热力系统，在学习这一概念之前先认识一个概念：【工质】1. 什么是工质?实现热能与机械能相互转换或热能转移的媒介物质。
2. 工质特性:可压缩、易膨胀、易流动3. 常用工质:热机循环中: 水蒸气、空气、燃气。
制冷循环、热泵循环中: 氨、氟里昂。
举例（1）从能量转换方面：汽轮中的水蒸气首先要知道汽轮机的工作过程，如图示（蒸汽动力循环示意图）该工作过程实现了热能——>机械能的能量转换，水蒸气作为该能量转换过程中的媒介物质，就是工质。
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《工程热力学》课程教案*** 本课程教材及主要参考书目教材：沈维道、蒋智敏、童钧耕编，工程热力学（第三版），高等教育出版社，2001.6手册：严家騄、余晓福著，水和水蒸气热力性质图表，高等教育出版社，1995.5 实验指导书：华北电力大学动力系编，热力实验指导书，2001参考书：曾丹苓、敖越、张新铭、刘朝编，工程热力学（第三版），高等教育出版社，2002.12王加璇等编著，工程热力学，华北电力大学，1992年。
朱明善、刘颖、林兆庄、彭晓峰合编，工程热力学，清华大学出版，1995年。
曾丹苓等编著，工程热力学（第一版），高教出版社，2002年全美经典学习指导系列，[美]M.C. 波特尔、C.W. 萨默顿著郭航、孙嗣莹等译，工程热力学，科学出版社，2002年。
何雅玲编，工程热力学精要分析及典型题精解，西安交通大学出版社，2000.4概论（2学时）1. 教学目标及基本要求从人类用能的历史和能量转换装置的实例中认识理解：热能利用的广泛性和特殊性；工程热力学的研究内容和研究方法；本课程在专业学习中的地位；本课程与后续专业课程乃至专业培养目标的关系。
2. 各节教学内容及学时分配0-1 热能及其利用（0.5学时）0-2 热力学及其发展简史（0.5学时）0-3 能量转换装置的工作过程（0.2学时）0-4 工程热力学研究的对象及主要内容（0.8学时）3. 重点难点工程热力学的主要研究内容；研究内容与本课程四大部分（特别是前三大部分）之联系；工程热力学的研究方法4. 教学内容的深化和拓宽热力学基本定律的建立；热力学各分支；本课程与传热学、流体力学等课程各自的任务及联系；有关工程热力学及其应用的网上资源。
5. 教学方式讲授，讨论，视频片段6. 教学过程中应注意的问题特别注意：本课程作为热能与动力工程专业学生进入专业学习的第一门课程（专业基础课），要引导学生的学习兴趣和热情。
另，用例应尽量采用较新的事实和数据。
7. 思考题和习题思考题：工程热力学的宏观研究方法与微观方法的比较作业: （短文，一、二页即可）网络文献综述——能源利用与工程热力学8. 师生互动设计讲授中提问并启发讨论：从本课程教材的四大部分的标题看，对于工程热力学的研究内容有没有一个初步的认识（可以“猜想”）？知道热力学第一、第二定律吗？第三、第零定律呢？请举例并比较：宏观研究方法和微观研究方法。
你认为你（本专业的学生）将来会“干什么”？9. 讲课提纲、板书设计绪论0-1 热能及其利用★视频片段：人类用能历史能源——为人类生产与日常生活提供各种能量和动力的物质资源自然能源——风能，水能，太阳能，地热能，潮汐能，核能，燃料化学能等可见：从自然能源中获取能量的主要形式是热能（仅风能、水能、潮汐能是机械能形式—指流体的动能和位能）热能利用的两种基本方式：——直接利用[举例和请学生举例]——间接利用[举例和请学生举例]0-2 热力学及其发展简史18世纪中叶，蒸气机出现，开始热→功（机械能）研究；第一类永动机不成功，总结出Law I；焦耳实验，有了热—功当量概念，开始形成热力学；第二类永动机不成功，总结出Law II；1912年，研究低温现象，Law III（“0 K达不到”）；加上Law 0（关于热平衡概念，温度概念及温标建立）四个基本定律，构成热力学的理论基础。
随着生产发展，热力学形成已一百多年，作为经典热力学，已很成熟。
分支：理论热力学，工程热力学，统计热力学，化学热力学，非平衡热力学，生物热力学…甚至用热力学理论于社会学/经济学方面。
0-3 能量转换装置的工作过程图 1 ★视频片段：蒸汽发电厂★热机工作示意图如图1所示0-4 工程热力学研究的对象及主要内容一、研究对象热力学研究热现象—与物质热运动有关的现象。
热运动的广泛性和特殊性：—热运动无时无处不在，人类利用热能历史悠久（直接，或转换为其它形式）。
—热能为一方，其它所有非热能形式能量为另一方（机、声、光、电、磁等），可相互转换。
转换前后数量相等（Law I：能量转换与守恒）。
但机械能等可100%地、无代价地转换为热能，反之则不然（Law II：热过程之方向性）。
[例：汽车排尾气；现代火电厂热效率仅40+%]二、研究内容1．热能与其它能量间相互转换的基本规律——主要Law I、II，此乃本课程主要内容。
2．工质的热力性质——能量的利用/转换，需通过工作物质即工质及热力设备来完成。
3．提高热力设备效率的途径——从工程实际应用来说，此为最终目的。
** 请学生对照教材的四大部分的标题，体会工程热力学的研究内容（尤其是前三大部分）：①热力学基本定律；②工质热力性质；③（热力设备中的）热力过程及循环；④化学热力学基础。
三、研究方法可有二种研究方法——微观的和宏观的。
工程热力学用宏观的研究方法。
优点——可靠：以大量观察/实验所得经验定律为依据，故只要推论无误，则结论亦可靠。
而经验定律是大量经验（观察/实验）之归纳总结，其可靠性体现在至今未有反例。
缺点——①不能说明其所以然（何以“守恒”？何以有“方向性”？）；②应用有局限：上不能推广至茫茫宇宙，下不能深入至物质内部个别分子/原子的表现——看不到，去不了，无经验。
统计热力学则恰可弥补其缺点——可说明“所以然”。
但也有缺点：与物质结构模型有关，而模型是近似的。
[例：判断人的健康：可宏观—体温等；也可微观—化验等]四、课程与本专业的关系热能与动力工程专业培养目标——德智体全面发展，掌握现代能源科学、信息科学和管理科学技术，在热能与动力工程领域从事设计、运行、自动控制、信息处理、环境保护、清洁能源利用和新能源开发等工作的基础扎实、知识面广、创新能力强的复合型人才工程热力学是本专业（以及其他相关专业）主要的专业基础理论课之一（另二门同类课程：流体力学、传热学）五、单位制国际单位制SI。
法定计量单位——以SI为基础。
SI与公制/英制间的换算，也需有所了解/应用。
六、本课程的学习方法建议根据本课程是一门专业基础理论课程的特点，建议在学习中掌握几个“基本”：基本概念，基本定律，基本方法，基本应用。
抓好几个环节：预习/听课；笔记/复习；习题/小结。
第一部分热力学基本定律第一章基本概念及定义（4学时）1. 教学目标及基本要求了解热力系的定义；平衡状态的概念、平衡条件；掌握基本状态参数的定义、计量及不同单位间的换算；掌握准平衡过程的定义，理解提出准平衡过程概念的意义和作用。
2. 各节教学内容及学时分配1-1 热力系（0.5学时）1-2 热力系的描述（0.5学时）1-3 基本状态参数（1.5学时）1-4 状态方程，状态参数坐标图（1学时）1-5 热力过程及循环（0.5学时）3. 重点难点热力系统；状态及平衡状态；状态参数及其特性；可测的基本参数；热平衡及热力学第零定律；状态参数坐标图；热力过程和循环；准平衡过程；状态量和过程量；尺度量和强度量。
4. 教学内容的深化和拓宽概念和认识：各种实际的正/逆热力循环（动力循环、制冷循环）及其作用。
从教材的“计算机应用、工程设计及问题讨论”中选择一题进行讨论和引导。
5. 教学方式讲授，讨论，.ppt幻灯6. 教学过程中应注意的问题注意：复习《绪论》中关于热力学研究方法的内容，说明热力学状态参数是宏观参数；重点说明准平衡过程概念的理论意义和实用意义。
7. 思考题和习题思考题：教材的课后自检题（选一、二题在课堂上讨论）习题：教材习题第一章2~6, 12, 15（可变）8. 师生互动设计提问并启发讨论：观察过某个热力系统的状态变化吗？留意过系统状态变化伴随有系统与外界的能量交换吗？思考过状态变化与能量交换间的联系吗？用过压力计、温度计吗？了解温度的概念吗？对照热力学Law 0，讨论：是否所有事物都有“若A=B且A=C则必有B=C的规律”？[例：ABC三个班足球或歌咏比赛。
引导得出结论：状态量才有此规律]请学生举例：尺度量，强度量请学生举例：热力过程、热力循环如爆炸这样的过程，能不能作准平衡过程处理？为什么？9. 讲课提纲、板书设计第一部分热力学基本定律第一章基本概念及定义1-1 热力系—热力学分析的对象★.ppt图示：热力系统概念外界（环境）——除热力系以外的外部世界，但一般仅指与热力系有关（有相互作用：W功/Q热/m质交换）的部份。
界面（边界）——可以是实际存在的，亦可是假想的。
分析：1. 热力系的状态及状态变化（状态——热力状态）怎样描述？如何变？变的规律？2. 热力系与外界的相互作用（能/质交换）——交换了什么？谁给谁？数量？3. 以上二方面的联系——状态变化乃因与外界有作用，反之与外界作用必导致系统改变状态。
则其间关系如何？能否通过了解热力系的状态变化，而得知其与外界的能量交换？分类：与外界作用情况：开口系，封闭系热力系内部情况：平衡/非平衡系，均匀（单相）/非均匀，单元/多元，…特殊：绝热系，独立系；热源（冷源），功源；…针对不同问题，采用不同系统，可方便分析。
1-2 热力系的描述（描述——说明该热力系的性质）一、热力系的状态，平衡状态，状态参数工程热力学Engineering Thermodynamics 教案状态（热力（学）状态）——热力系在某瞬间所呈现的宏观物理状况。
状态参数——描述热力系状态的参数。
虽然微观上是与物质微粒热运动——（气体）分子疏密、运动剧烈程度——有关的量，但（记得！）热力学中只用宏观量：p，V，T，U，…。
有时也引入一些外部参数作为状参如系统整体的速度、高度等。
平衡状态（概念、定义）★.ppt图示：气缸的热、力平衡** 提示学生不要只背定义，而应着重注意3点：(1) 热/力平衡，条件是温/力差消失；(2) 热力系的平衡，意味着所有的不平衡势差已消失；平衡/非平衡热力系，其各状态参数有/无确定值。
(3) 提出“平衡状态”概念的意义，在于易研究（可用确定的参数值描述之，进而可分析/计算之）。
虽然实际工程问题中的热力系很少是平衡状态的——毋宁说正是利用了不平衡（即平衡被破坏，系统发生状态变化）来实现能量交换的——但一定条件下，可视实际状态变化过程中的各点为接近平衡态。
有误差可修正。
二、状态参数的特性★ .ppt 图示：系统的尺度量和强度量；“微团”状态参数可分为二大类。
尺度量——与系统所含物质数量（m, n ）有关的量，具可加性（m, n, U, S, …） 强度量——与系统所含物质数量无关，在“点” 上定义的量，无可加性（p, T,…）（“点”——含足够分子的微团，非几何上的点）比参数——尺度量对m （或n ）的微商，具强度量性质比体积 m V δδυ=均匀系 mV =υ 比热力学能 m U u δδ= 状态一定，则状态值一定，即状态参数是状态的单值函数。
确定状态参数的函数是状态函数（或谓点函数）。