工程热力学基本概念-精选.pdf
工程热力学知识总结
S dEW m ++⎪⎭⎫δδ111．BT w m =22式中22wm —分子平移运动的动能，其中m 是一个分子的质量，w 是分子平移运动的均方根速度； B —比例常数；T —气体的热力学温度。
2．t T +=273压 力 ：1．nBT w m n p 322322==式中P —单位面积上的绝对压力；n —分子浓度，即单位容积内含有气体的分子数VNn =，其中N 为容积V 包含的气体分子总数。
2．fFp =F —整个容器壁受到的力，单位为牛（N ）；f —容器壁的总面积（m 2）。
3．g p B p +=（P >B ）H B p -=（P <B ）式中 B —当地大气压力P g —高于当地大气压力时的相对压力，称表压力；H —低于当地大气压力时的相对压力，称为真空值。
比容: 1．mV v = m 3/kg式中 V —工质的容积m —工质的质量2．1=v ρ 式中 ρ—工质的密度kg/m3v —工质的比容m 3/kg热力循环:⎰⎰=w q δδ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。
工程热力学概念整理
⼯程热⼒学概念整理⼯程热⼒学与传热学概念整理⼯程热⼒学第⼀章、基本概念1.热⼒系：根据研究问题的需要，⼈为地选取⼀定范围内的物质作为研究对象，称为热⼒系（统），建成系统。
热⼒系以外的物质称为外界；热⼒系与外界的交界⾯称为边界。
2.闭⼝系：热⼒系与外界⽆物质交换的系统。
开⼝系：热⼒系与外界有物质交换的系统。
绝热系：热⼒系与外界⽆热量交换的系统。
孤⽴系：热⼒系与外界⽆任何物质和能量交换的系统3.⼯质：⽤来实现能量像话转换的媒介称为⼯质。
4.状态：热⼒系在某⼀瞬间所呈现的物理状况成为系统的状态，状态可以分为平衡态和⾮平衡态两种。
5.平衡状态：在没有外界作⽤的情况下，系统的宏观性质不随时间变化的状态。
实现平衡态的充要条件：系统内部与外界之间的各种不平衡势差（⼒差、温差、化学势差）的消失。
6.强度参数：与系统所含⼯质的数量⽆关的状态参数。
⼴延参数：与系统所含⼯质的数量有关的状态参数。
⽐参数：单位质量的⼴延参数具有的强度参数的性质。
基本状态参数：可以⽤仪器直接测量的参数。
7.压⼒：单位⾯积上所承受的垂直作⽤⼒。
对于⽓体，实际上是⽓体分⼦运动撞击壁⾯，在单位⾯积上所呈现的平均作⽤⼒。
8.温度T：温度T是确定⼀个系统是否与其它系统处于热平衡的参数。
换⾔之，温度是热⼒平衡的唯⼀判据。
9.热⼒学温标：是建⽴在热⼒学第⼆定律的基础上⽽不完全依赖测温物质性质的温标。
它采⽤开尔⽂作为度量温度的单位，规定⽔的汽、液、固三相平衡共存的状态点（三相点）为基准点，并规定此点的温度为273.16K。
10状态参数坐标图：对于只有两个独⽴参数的坐标系，可以任选两个参数组成⼆维平⾯坐标图来描述被确定的平衡状态，这种坐标图称为状态参数坐标图。
11.热⼒过程：热⼒系从⼀个状态参数向另⼀个状态参数变化时所经历的全部状态的总和。
12.热⼒循环：⼯质由某⼀初态出发，经历⼀系列状态变化后，⼜回到原来初始的封闭热⼒循环过程称为热⼒循环，简称循环。
13.准平衡过程：由⼀系列连续的平衡状态组成的过程称为准平衡过程，也成准静态过程。
工程热力学基本概念
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。
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。
卡诺定理：在温度为T1的高温热源和温度为T2的低温热源之间工作的一切可逆热机，其热效率相等，与工质的性质无关；在温度为T1的高温热源和温度为T2的低温热源之间工作的热机循环,以卡诺循环的热效率为最高.熵：沿可逆过程的克劳修斯积分,与路径无关,由初、终状态决定。
工程热力学 第一章 基本概念
位能
（广）
热力学能（广） 摩尔数 （广）
基本热力学参数
温度的热力学定义
温度T 的一般定义
传统：冷热程度的度量。感觉，导热，热容量 微观：衡量分子平均动能的量度
T 0.5 m w 2
热力学第零定律
热力学第零定律（R.W. Fowler）
如果两个系统分别与第三个系统处于 热平衡，则两个系统彼此必然处于热平衡。
恢复平衡所需时间 （驰豫时间）
一般的工程过程都可认为是准静态过程 具体工程问题具体分析。“突然”“缓慢”
准静态过程的容积变化功
以汽缸中mkg工质为系统 初始：pA = p外A +f dl 很小，近似认为 p 不变 如果 p外微小 可视为准静态过程 mkg工质发生容积变 A f 化对外界作的功
z z xy yx
2 2
可判断是否 是状态参数
(3）常用的状态参数有:
压力P、温度T、体积V、热力学能U、 焓H和熵S，其中压力、温度和体积可直 接用仪器测量，称为基本状态参数。其 余状态参数可根据基本状态参数间接算 得。
(4）状态参数有强度量与广延量之分：
强度参数：与物质的量无关的参数
第一章
基本概念
本章基本要求：
掌握工程热力学中一些基本术语和概念：热力系、
平衡态、准平衡过程、可逆过程等。
掌握状态参数的特征，基本状态参数p、v、T 的
定义和单位等。掌握热量和功量这些过程量的特
征，并会用系统的状态参数对可逆过程的热量、 功量进行计算。
了解工程热力学分析问题的特点、方法和步骤。
当h变化大，ρ ρ(h)
p (h) gdh
压力的单位
国际标准单位：帕斯卡(简称帕)
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。
工程热力学基础知识
工程热力学基础知识制冷与空调技术理论基础第二部分工程热力学基础知识一、热力学的基本概念( 一)、热力系统与工质1.热力系统1.热力系统在热力学研究中，研究者所指定的具体研究对象称为热力系统，简称系统系统。
和系统发生相互作用( 热力系统，简称系统。
和系统发生相互作用(能量交换或质量交换)的周围环境称为外界质量交换)的周围环境称为外界，或称为环境。
系统与环外界，或称为环境环境。
系统与环境的分界面称为边界境的分界面称为边界。
边界。
闭口系：与外界没有质量交换的系统，称为闭口系统。
闭口系：开口系：开口系：与外界有质量交换的系统，称为开口系统。
绝热系：绝热系：与外界没有热量交换的系统，称为绝热系统。
完全绝热的系统实际上是不存在的，工程上将与外界换热量相对很小的系统近似为绝热系统。
2.工质 2.工质在制冷与空调工程及其他热力设备中，热能与机械能的转换或热能的转移，都要借助于某种携带热能的工作物转换或热能的转移，都要借助于某种携带热能的工作物质的状态变化来实现，这类工作物质称为工质。
质的状态变化来实现，这类工作物质称为工质。
制冷系统中使用的工质称为制冷剂制冷系统中使用的工质称为制冷剂，也叫冷媒制冷剂，也叫冷媒(二)系统的热力状态及其基本参数1.热力状态1.热力状态某时刻，系统中工质表现在热力现象方面某时刻，系统中工质表现在热力现象方面的总的状况称为系统的热力状态的总的状况称为系统的热力状态，简称状热力状态，简称状态。
描述系统状态的物理量称为状态参数描述系统状态的物理量称为状态参数状态参数的取值完全由状态确定。
如果工质的状态参数可以在一段时间内保持稳定的数值，不随时间变化而变化，则称为热力平衡态称为热力平衡态，简称平衡态。
热力平衡态，简称平衡态平衡态。
2.基本状态参数2.基本状态参数如果系统的状态发生了变化，那么将表现为状态参数的变化，换而言之，我们可以通过观测系统状态参数的变化来了解系统的变化。
表示系统状态变化的参数有六个，分别为: 表示系统状态变化的参数有六个，分别为: 压力、温度、比体积(或密度)、内能、)、内能压力、温度、比体积(或密度)、内能、焓、熵，其中温度、压力、比体积可以直接或者间接的用一起测出，称为基本状态接或者间接的用一起测出，称为基本状态参数。
《工程热力学》第一章 基本概念
9
1.3.1、基本术语-状态、状态参数
1、状态：工质在热力变化过程中某一瞬间所呈现的宏观 物理状况称状态
2、状态参数：表示状态特征的物理量称为状态参数
状态与状态参数是一一对应的
3、状态参数特点
数学特征为点函数： 微元变化的微增量具全微分性质
4、热力学基本状态参数为三个：比容、压力、 温度
10
1.3.2、基本状态参数--比容及密度
C 1 2 B B A
16
1-4
平衡状态、状态方程式、坐标图
1.4.1 平衡状态与非平衡态 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、外同时建立了热平衡、力平衡（及 化学平衡）,此时系统所处状态为平衡态 非平衡态: 系统与外界,系统内部各部分间 存在能量传递及相对位移,状态将随时间 变化,称系统处于非平衡态
受逐渐变化的压力作用下的活塞的移动过程 发生系统状态变化 （力作用）（NEXT）
受变化的恒温热源缓慢加热的活塞系统发生 系统状态变化（热的作用） （NEXT）
26
P3 P2
P1
工质 工 质
工质
受逐渐变化压力作用下的活塞移动过程发生系 统状态变化（P、V、T变化） （力作用）
27
工质
工质
工质
热源T
31
1-6
过程功与热量
1.6.1 功的定义： 1、功的力学定义： 将物体间通过力的作用而传递的能量称为功并 定义：功等于力F与物体在力作用方向上的位移X 的乘积（点积） dW = F ·dX 2、功的热力学定义： 热力学系统和外界通过边界而传递的能量， 其效果可表现为举起重物
区别：功与系统动能、重力位能等“储存能”变化传递 的机械能的本质区别
新版工程热力学大总结_第五版-新版.pdf
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
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
5
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
热力循环 :
qw
或 u 0 ， du 0
循环热效率 : t w0 q1 q2 1 q2
q1
q1
q1
式中
q1—工质从热源吸热； q2—工质向冷源放热； w 0—循环所作的净功。
制冷系数 ：
q2
q2
1
w0 q1 q2
式中
q1—工质向热源放出热量； q2—工质从冷源吸取热量；
w 0—循环所作的净功。
3
供热系数：
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。
工程热力学
3．某远洋货轮的真空造水设备的真空度为0.0917ＭＰａ，而当地大气压力为0.1013MPa，当航行至另一海域，其真空度变化为0.0874MPa，而当地大气压力变化为0.097MPa。试问该真空造水设备的绝对压力有无变化?
4．如图1-1所示，一刚性绝热容器内盛有水，电流通过容器底部的电阻丝加热水。试述按下列三种方式取系统时，系统与外界交换的能量形式是什么。
7．气体在气缸中被压缩，压缩功为186kJ/kg，气体的热力学能变化为56kJ/kg，熵变化为-0.293kJ/(kg·K)。温度为20C的环境可与气体发生热交换，试确定每压缩1kg气体时的熵产。
8．设一可逆卡诺热机工作于1600℃和300℃的两个热源之间，工质从高温热源吸热400kJ，试求：(1)循环热效率；(2)工质对外作的净功；(3)工质向低温热源放出的热量。
图
图2-1
7．某气体从初态p1=0.1MPa，V1=0.3m3可逆压缩到终态p2=0.4MPa，设压缩过程中p=aV-2，式中a为常数。试求压缩过程所必须消耗的功。
8．如图2-2所示，p-v图上表示由三个可逆过程所组成的一个循环。1-2是绝热过程；2-3是定压过程；3-1是定容过程。如绝热过程1-2中工质比热力学能的变化量为-50kJ/kg，p1=1.6MPa，v1=0.025m3/kg，p2=0.1MPa，v2=0.2m3/kg。（1）试问这是一个输出净功的循环还是消耗净功的循环？
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
最新 工程热力学的基本概念
第一节 工质与热力系统 一、工质
第五章 工程热力学的基本概念
实现热能和机械能相互转换的条件之一是要有媒介物质作为能量转 换的载体。例如内燃机中用燃料与空气混合燃烧获得高温高压的燃 气，推动活塞而做功，实现热能向机械能的转化；蒸汽动力装置中 用水从燃气中吸收热量获得高温高压的水蒸气，推动蒸汽机的活塞 或汽轮机的叶轮而做功；在蒸汽压缩制冷装置中，压缩机通过对制 冷剂蒸气的压缩将机械功转变为制冷剂蒸气的热能。这些实现热能 和机械能相互转换的媒介物质称为工质。能量转换必须以工质为媒 介是由于运动和物质两者是不可分割的。能量是物质运动的量度， 它表明物质运动的形式和运动的强烈程度。热能是组成物质的大量 微观粒子做无规则热运动所具有的能量（称为无序能），而机械能 是物质整体做规则运动所具有的能量（称为有序能）。
第五章 工程热力学的基本概念
例如，当取制冷压缩机气缸中的制冷剂蒸气作为热力系统时，制冷 剂蒸气和气缸壁间的边界是固定不动的，但制冷剂蒸气与活塞间的 边界却是可以移动而不断改变位置的，如图5⁃2a所示。当热力系统 与外界发生相互作用时，必然有能量和物质穿越边界，因而可以在 边界上判定热力系统与外界之间传递能量和物质的形式及数量。 2.热力系统的分类
第五章 工程热力学的基本概念
要实现有序能和无序能之间的相互转换必须以工质作为媒介。 二、热源
第五章 工程热力学的基本概念
内燃机中的工质（燃气）必须经历吸热、膨胀做功、放热、压缩等 一系列变化，才能实现热能向机械能的转化；制冷装置中的工质 （制冷剂）也必须经历吸热汽化、压缩、冷凝放热、节流膨胀等一 系列变化才能实现机械能向热能的转化，达到将热量由低温逆向传 给高温的目的。对于工质而言，所吸收的热能从何而来无关紧要， 或从燃烧或从其他物体传入，效果相同，故完全可以用一个温度恒 定的高温物体来代替燃烧或冷媒对工质的加热，而不考虑燃烧反应 或冷媒状态的变化。这样做既不影响热能和机械能之间的转换关系， 又可使研究趋于简单。同理，热工设备中的工质必须放热给大气或 冷凝器，而大气或冷凝器也可抽象为温度恒定的低温物体。
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 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》 第一章—基本概念
状态参数的分类
★ 基本状态参数：可以直接测量的状态参数。 如压力p、温度T、比体积v。 ★ 导出状态参数：由基本状态参数间接求得的 参数。 如内能U、焓H、熵S等。
1. 压力
● 压力的定义
◆ 沿垂直方向作用在单位面积上的力称为压
力（即物理中压强）。
◆ 对于容器内的气态工质来说，压力是大量 气 体分子作不规则运动时对器壁单位面积撞 击 作用力的宏观统计结果。
压力的单位
压力的单位是N/m2 ，符号是帕（Pa）
常用压力单位的换算见附表1（222页）
1 atm = 760 mmHg = 1.013105 Pa
1 at = 1 kgf/ cm2 = 9.8067 104 Pa
1 MPa = 106Pa＝ 103kPa＝ 10bar
压力的表示方法
◆ 绝对压力（p）、表压力（pg）、
如果系统的宏观状态不随时间变化，则该系
统处于平衡状态。
● 不能把平衡态简单地说成不随时间而改变的状态， 也不能说成外界条件不变的状态。
平衡态是指系统的宏观性质不随时间变化的状态。 ● 平衡与均匀：均匀系统一定处于平衡状态，
反之则不然。
● 实现平衡的条件
◆ 热平衡 ◆ 力平衡 ◆ 相平衡 ◆ 化学平衡 温度相等 压力相等 各相间化学位相等 反应物与生成物化学 位相等
2. 温度
◆ 传统：温度是物体冷热程度的标志。
◆ 微观：温度是衡量分子平均动能的量度。
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。
工程热力学基本概念及定义
物质三态中 气态最适宜。
2
三、热源(heat source; heat reservoir)
定义：工质从中吸取或向之排出热能的物质系统。 • 高温热源—热源 （ heat source ） 低温热源—冷源（heat sink） • 恒温热源(constant heat reservoir) 变温热源
1-1 热能和机械能相互转换的过程
一、热能动力装置(Thermal power plant)
定义：从燃料燃烧中获得热能并利用热能得到动 力的整套设备。
气体动力装置(combustion gas power plant)
内燃机(internal combustion gas engine)
分
燃气轮机装置(gas turbine power plant)
1
m
WQ
4
1 开口系
2
1+2 闭口系
1+2+3 绝热闭口系
1+2+3+4 孤立系
3
非孤立系＋相关外界
＝孤立系
12
3. 简单可压缩系统（simple compressible system）
—最重要的系统
只交换热量和一种体积变化功的系统
体积变化功
压缩功 膨胀功
注意： 1）闭口系与系统内质量不变的区别； 2）开口系与绝热系的关系； 3）孤立系与绝热系的关系。
3
蒸汽动力装置中热能转变为机械能的过程
1
过热器 6
锅炉
汽轮机
冷
给水泵
凝 器
4
3
发 电 机 2
冷却水
热能动力装置的工作过程：
工质自 高温热源
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(总24页)-本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-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。
工程热力学基本概念及重要公式
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第十章
朗肯循环： 由两个定压过程和两个可逆绝热过程组成的基本蒸汽动力装置的理想循环 汽耗率： 表示每产生 1 千瓦小时的功 ( 等于 3600kJ）需要消耗多少 kg 的蒸汽。 再热循环： 蒸汽热力循环中采用中间再热的措施形成的循环。 回热循环： 采用抽气加热给水的形成的循环。
Байду номын сангаас
第十一章
性能系数： COP =收益 /花费的代价 /花费的代价。 制冷系数： 单位质量的制冷剂吸收的热量与压缩过程消耗比轴功的比值。 热泵系数 ：热泵的放热量与消耗轴功的比值。 过冷度 ：制冷流体的温度与饱和液体温度的差值。 过热度 ：制热流体的温度与饱和气体温度的差值。
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。
第十七章
肋化系数： 加肋侧的面积大于未加肋侧的面积之比
dx 2 2
临界热绝缘直径： 即当
2 时，热阻值为最小。单位管长传热量
ql 为最大值。此时的
dx 称为 “临界热绝缘直径 ”，用 dcr 表示。 热绝缘层经济厚度 每年的热损失与热绝缘投资最少时对应的热绝缘厚度称为热绝缘层经济厚 度。 传热有效度： 换热器的实际传热量 Q 与其最大可能传热量 Qmax 之比。 传热单元数： 换热器中的实际变化量与冷、热流体对数平均温差之比。
第九章
压缩比： 压缩前的比体积与压缩后的比体积之比，它是表征内燃机工作体积大小的结构参数。 定容升压比： 定容加热后的压力与加热前的压力之比，它是表示内燃机定容燃烧情况的特性参 数。 定压预胀比： 定压加热后的比体积与加热前的比体积之比，它是表示内燃机定压燃烧情况的特
性参数。 平均进热温度： 定温加热过程与原加热过程比熵的变化量相同，且加热量相同 平均放热温度： 定温放热过程与原放热过程比熵的变化量相同，且放热量相同 平均压力 ：单位气缸体积在每一循环中所作的功称为 “内燃机理想循环的平均压力 ”。
Q0 之比
第十四章
努塞尔数： 壁面上流体的无量纲温度梯度 雷诺数 ： 惯性力与粘性力之比 普朗特数： 动量扩散率与热量扩散率之比 格拉晓夫数 ：浮升力与粘性力之比
第十五章
膜状凝结 ：如果能够湿润，蒸汽就在壁面上形成一层液膜，并受重力作用而向下流动，称为膜
状凝结。 珠状凝结 ：当冷凝液体不能湿润冷却壁面时 ,它就在冷表面上形成小液滴 ,饱和蒸气在这些液滴上
4
凝结 ,使液滴形成半径愈来愈大的液珠。 当液珠的重力大于其对壁面的附着力时 ,液珠便脱离凝结
核心而沿壁面滚下。 这些滚下的液珠冲掉了沿途所有的液滴 ,于是蒸气又在这些裸露的冷壁面上
重新在凝结核心处形成小液滴。这称之为珠状凝结。
临界热流密度 ：由泡状沸腾变为膜状沸腾的转折点时热流密度称为临界热流密度。
第六章
理想混合气体： 由相互不发生化学反应的理想气体组成 道尔顿分压力定律： 理想气体混合物的压力等于各组成气体分压力的总和 分体积定律： 理想气体混合物的总体积等于各组成气体分体积的总和
2
质量分数： 某组元的质量与混合气体总质量的比值称为该组元的质量分数。 摩尔分数： 某组元物质的量与混合气体总物质的量的比值。 体积分数： 某组元分体积与混合气体总体积的比值称为该组元的体积分数。 湿空气： 含水蒸汽的空气称为湿空气。 饱和空气： 由饱和蒸汽与干空气所组成的混合气体被称为饱和空气
不可逆过程，其熵增加；不论什么过程，其熵不可能减少。
第四章
理想气体：热力学中，把完全符合 PV=RT 及热力学能仅为温度的函数
U=U(T)
的气体，称为理想气体。
比热容： 单位物量物体在准静态过程中温度升高 1K（或 1 C）所需要的热量称为 “比热容 ”。
质量比热容： 取 1kg 质量作为计量单位时，其比热容称为质量比热容。
第十二章
热传导： 在物体内部或相互接触的物体表面之间，由于分子、原子及自由电子等微观粒子的热 运动而产生的热量传递现象。 热对流： 由于流体的宏观运动使不同温度的流体相对位移而产生的热量传递现象。 热辐射： 由于物体内部微观粒子的热运动而使物体向外发射辐射能的现象。
Q
A t1 t2
W
热流量
热流密度： 单位时间内通过单位面积的热流量。
5
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。
第八章
余隙容积： 活塞与气缸盖之间留有的很小的余隙所形成的体积。 有效吸气容积： 余隙容积中残余高压气体的膨胀，进气过程中吸入的气体体积。 余隙比： 公式 &=V o/Vs 称为余隙比。 容积效率 ：有效吸气体积与气缸工作体积之比。 最佳增压比： 耗功最小，则两级增压比应相同，这个增压比称为最佳增压比。
1
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。 卡诺定理： 在温度为 T1 的高温热源和温度为 T2 的低温热源之间工作的一切可逆热机，其热效
第十三章
温度场
在 时刻，物体内所有各点的温度分布称为该物体在该时刻的温度场。
温度梯度 等温面法线方向的温度变化率矢量
傅里叶定律 导热热流密度的大小与温度梯度的绝对值成正比， 其方向与温度梯度的方向相反。
导热系数 导热系数反映物质导热能力的大小。
肋片效率 肋片的实际散热量 Q 与假设整个肋片都具有肋基温度时的理想散热量
未饱和空气： 由过热蒸汽与干空气所组成的混合气体被称为未饱和空气
干球温度： 湿空气所对应的实际温度。 湿球温度： 湿空气经过绝热饱和过程所达到的温度。 露点： 湿空气中水蒸气分压力相应的饱和温度。 含湿量： 一定容积的湿空气中水蒸汽质量与干空气质量之比。
相对湿度： 湿空气中水蒸汽分压力与湿空气温度ｔ 下 水蒸汽饱和压力之比。
率相等，与工质的性质无关；在温度为 T1 的高温热源和温度为 T2 的低温热源之间工作的热机
循环，以卡诺循环的热效率为最高。
熵： 沿可逆过程的克劳修斯积分，与路径无关，由初、终状态决定。 熵流： 沿任何过程（可逆或不可逆）的克劳修斯积分，称为“熵流” 。 熵产： 系统熵的变化量与熵流之差。
熵增原理： 在孤立系统和绝热系统中，如进行的过程是可逆过程，其系统总熵保持不变；如为
体积比热容： 取标准状态下 1m^3 气体的体积作为计量单位时，其比热容称为体积比热容。
摩尔比热容： 取 1mol 作为计量单位时，其比热容称为摩尔比热容。
第五章
饱和温度： 饱和状态的温度称为饱和温度
饱和压力： 饱和状态的压力称为饱和压力
饱和水： 水温 t 等于水压 p 所对应的饱和温度 ts，称为饱和水
湿空气的焓： 1kg 干空气的比焓 ,与 0.001ｄ kg 水蒸汽焓的和。
第七章
音速 ：微弱扰动在连续介质中的传播速度。 马赫数： 工质流速与当地音速之比。 超音速流动： 出口流速大于当地音速的流动。 亚音速流动： 进口流速小于当地音速的流动。 临界流动： 临界截面上的流动称为临界流动。 临界压力比： 临界压力与进口压力之比称为临界压力比。 临界截面： 沿喷管的可逆绝热流动中，气流速度等于当地音速的截面。 焦尔 --汤姆逊效应： 绝热节流的温度效应称为 “焦尔 --汤姆逊效应。
第十六章
角系数： 表面 1 发射的辐射能落在表面 2 上的百分数，用 X1,2 表示， X1,2 称为表面 1 对表面 2 的角系数。 X2,1 称为表面 2 对表面 1 角系数。 辐射力 ：物体每单位表面积在单位时间内所放射出去的从 λ=0 到λ =∞的一切波长的辐射总能
量。
单色辐射力 ：物体每单位表面积在单位时间内所放射出去的某一特定波长的辐射总能量。 普朗特定律 ：各种不同温度下黑体的单色辐射力按波长变化的规律。 维恩位移定律 ：在一定温度下，对应于最大单色辐射力的波长 λ m，与该黑体热力学温度 T 成 反比。 斯蒂芬 -波尔兹曼定律 ：黑体的辐射力与其本身热力学温度的四次方成正比。 定向辐射强度 ：单位时间内与发射方向垂直的单位可见面积在单位立体角内所发射的辐射能。 基尔霍夫定律 ：任何物体的辐射力与吸收率的比值恒等于同温度下的绝对黑体的辐射力，而与 物体的性质无关。 黑度 ：实际物体的辐射力 E 与同温度下绝对黑体的辐射力 E0 之比称为“黑度” 。 单色黑度 ：物体的单色辐射力与同温度下绝对黑体的辐射力之比称为单色黑度。 灰体 ：如在所有波长下，物体的单色辐射力 Eλ 与同温度同波长下绝对黑体的单色辐射力 E0, λ 比值为定值，这样的物体称为灰体。 角系数：表面 1 辐射能落在表面 2 上的百分数。