热力学绪论课件
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热力学全套课件pptx2024新版
物体通过电磁波的形式向外发射能量，同时吸收 其他物体发射的电磁波的现象。
辐射传热定律
基尔霍夫定律、普朗克定律、斯特藩-玻尔兹曼定 律等，描述了辐射传热的基本规律和特性。
辐射传热的应用
在太阳能利用、红外测温、激光技术等领域广泛 应用。
综合传热问题解决方法探讨
综合传热问题
涉及热传导、对流和辐射传热的复杂问题，需要考虑多种 传热机制的相互作用和影响。
03
开放系统
与外界既有能量交换，又有物 质交换的系统。
状态参量与平衡态
01
状态参量
描述系统状态的物理量，如体 积、压强、温度等。
系统在没有外界影响的条件下， 各部分的宏观性质不随时间变化
的状态。
02
平衡态
热力学第零定律与温度概念
热力学第零定律
如果两个系统与第三个系统各自 处于热平衡，则它们之间也必定 处于热平衡。
热力学全套课件pptx
目录
• 热力学基本概念与定律 • 热力学过程与循环 • 热力学第二定律与熵增原理 • 理想气体性质与应用 • 相变与化学反应热力学 • 热传导、对流和辐射传热机制剖析
01
热力学基本概念与定律
热力学系统及其分类
01
孤立系统
与外界没有物质和能量交换的 系统。
02
封闭系统
与外界只有能量交换，没有物 质交换的系统。
范德华方程的适用范围
适用于中低压、中低温条件下的真实气体行为描述。在高压或低温条件下，需要考虑更复 杂的分子间相互作用和量子效应。
05
相变与化学反应热力学
相平衡条件及相变潜热计算
相平衡条件
在相变过程中，物质各相之间达到平衡 状态的条件。包括温度、热计算
辐射传热定律
基尔霍夫定律、普朗克定律、斯特藩-玻尔兹曼定 律等，描述了辐射传热的基本规律和特性。
辐射传热的应用
在太阳能利用、红外测温、激光技术等领域广泛 应用。
综合传热问题解决方法探讨
综合传热问题
涉及热传导、对流和辐射传热的复杂问题，需要考虑多种 传热机制的相互作用和影响。
03
开放系统
与外界既有能量交换，又有物 质交换的系统。
状态参量与平衡态
01
状态参量
描述系统状态的物理量，如体 积、压强、温度等。
系统在没有外界影响的条件下， 各部分的宏观性质不随时间变化
的状态。
02
平衡态
热力学第零定律与温度概念
热力学第零定律
如果两个系统与第三个系统各自 处于热平衡，则它们之间也必定 处于热平衡。
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目录
• 热力学基本概念与定律 • 热力学过程与循环 • 热力学第二定律与熵增原理 • 理想气体性质与应用 • 相变与化学反应热力学 • 热传导、对流和辐射传热机制剖析
01
热力学基本概念与定律
热力学系统及其分类
01
孤立系统
与外界没有物质和能量交换的 系统。
02
封闭系统
与外界只有能量交换，没有物 质交换的系统。
范德华方程的适用范围
适用于中低压、中低温条件下的真实气体行为描述。在高压或低温条件下，需要考虑更复 杂的分子间相互作用和量子效应。
05
相变与化学反应热力学
相平衡条件及相变潜热计算
相平衡条件
在相变过程中，物质各相之间达到平衡 状态的条件。包括温度、热计算
热工学课件
L L H L H
0
2、某制冷循环中，工质从温度为-23℃冷源吸热100kJ，并将热量230kJ传给 温度为17℃的热源（环境）。此循环满足克劳修斯积分不等式吗？ 3、有一热机工作在500℃及环境温度30℃之间工作，试求该热机可能达到 的最高热效率？若从热源吸热1000KJ，那么能产生多少净功？
第三章
w PdV
w
6、热能、热量区别
pdv
热能是系统储存能，取决于状态； 热量是系统与外界由于温差而交换的能量，是过 程量 热量的数学式： q ct , q cdT 热力学中规定：系统吸热时热量去正值，系统对 外放热时取负值。
7 、热力循环
热力循环是指工质从某一初态出发经历一系列热 力状态变化后又回到原来初态的热力过程，即封 闭的热力过程，简称循环
2. 工质经一热力过程，放热80kJ，对外做膨胀功300kJ，为使其返回原来 的状态，对该系统加热60kJ，问：再后一过程中需要对工质做功多少？
3. 闭口系统沿acb可逆地从a状态变化到b状态，过程中吸热84kJ，对外做 膨胀功32kJ，求：⑴ 若系统沿另一路径adb不可逆地从a状态变化到b 状 态，对外做功10kJ时，需吸收多少热量？ ⑵ 为使系统由b状态返回a状态，外界对系统做功20kJ，系统与外界交换 了多少热量？是吸热还是放热？ 4. 质量为4500kg的汽车，沿坡度为15°的上坡下行，汽车速度为300m/s 在距山脚100米处开始刹车，汽车到达山脚完全停止。若不计其他力的作 用，求：刹车系统因摩擦产生的热量？
三种比热容间的换算关系：
cm 22.4 c Mc
定压质量比热容（定义、符号、单位）：1千克质量的工质 在压力不变的条件下，温度升高（或降低）1K时所吸收 （或放出）的热量。其单位是J/(kg· K)，常用符号 c 表示。 p
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2、某制冷循环中，工质从温度为-23℃冷源吸热100kJ，并将热量230kJ传给 温度为17℃的热源（环境）。此循环满足克劳修斯积分不等式吗？ 3、有一热机工作在500℃及环境温度30℃之间工作，试求该热机可能达到 的最高热效率？若从热源吸热1000KJ，那么能产生多少净功？
第三章
w PdV
w
6、热能、热量区别
pdv
热能是系统储存能，取决于状态； 热量是系统与外界由于温差而交换的能量，是过 程量 热量的数学式： q ct , q cdT 热力学中规定：系统吸热时热量去正值，系统对 外放热时取负值。
7 、热力循环
热力循环是指工质从某一初态出发经历一系列热 力状态变化后又回到原来初态的热力过程，即封 闭的热力过程，简称循环
2. 工质经一热力过程，放热80kJ，对外做膨胀功300kJ，为使其返回原来 的状态，对该系统加热60kJ，问：再后一过程中需要对工质做功多少？
3. 闭口系统沿acb可逆地从a状态变化到b状态，过程中吸热84kJ，对外做 膨胀功32kJ，求：⑴ 若系统沿另一路径adb不可逆地从a状态变化到b 状 态，对外做功10kJ时，需吸收多少热量？ ⑵ 为使系统由b状态返回a状态，外界对系统做功20kJ，系统与外界交换 了多少热量？是吸热还是放热？ 4. 质量为4500kg的汽车，沿坡度为15°的上坡下行，汽车速度为300m/s 在距山脚100米处开始刹车，汽车到达山脚完全停止。若不计其他力的作 用，求：刹车系统因摩擦产生的热量？
三种比热容间的换算关系：
cm 22.4 c Mc
定压质量比热容（定义、符号、单位）：1千克质量的工质 在压力不变的条件下，温度升高（或降低）1K时所吸收 （或放出）的热量。其单位是J/(kg· K)，常用符号 c 表示。 p
热力学概论精品PPT课件
热力学的研究对象
•研究热、功和其他形式能量之间的相互转换及 其转换过程中所遵循的规律； •研究各种物理变化和化学变化过程中所发生的 能量效应； •研究化学变化的方向和限度。
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2020/10/31
热力学的方法和局限性
热力学方法 •研究对象是大数量分子的集合体，研究 宏观性质，所得结论具有统计意义。
状态函数在数学上具有全微分的性质。
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2020/10/31
状态方程
体系状态函数之间的定量关系式称为状态方 程（state equation ）。
对于一定量的单组分均匀体系，状态函数 T,p,V 之间有一定量的联系。经验证明，只有两个 是独立的，它们的函数关系可表示为：
T=f（p,V） p=f（T,V） V=f（p,T）
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2020/10/31
热力学平衡态
当体系的诸性质不随时间而改变，则体系 就处于热力学平衡态，它包括下列几个平衡：
热平衡（thermal equilibrium） 体系各部分温度相等。
力学平衡（mechanical equilibrium） 体系各部的压力都相等，边界不再移动。
环境（surroundings）
与体系密切相关、有相互 作用或影响所能及的部分称为 环境。
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2020/10/31
体系分类
根据体系与环境之间的关系，把体系分为三类： （1）敞开体系（open system）
体系与环境之间既有物质交换，又有能量交换。
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•研究热、功和其他形式能量之间的相互转换及 其转换过程中所遵循的规律； •研究各种物理变化和化学变化过程中所发生的 能量效应； •研究化学变化的方向和限度。
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2020/10/31
热力学的方法和局限性
热力学方法 •研究对象是大数量分子的集合体，研究 宏观性质，所得结论具有统计意义。
状态函数在数学上具有全微分的性质。
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2020/10/31
状态方程
体系状态函数之间的定量关系式称为状态方 程（state equation ）。
对于一定量的单组分均匀体系，状态函数 T,p,V 之间有一定量的联系。经验证明，只有两个 是独立的，它们的函数关系可表示为：
T=f（p,V） p=f（T,V） V=f（p,T）
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2020/10/31
热力学平衡态
当体系的诸性质不随时间而改变，则体系 就处于热力学平衡态，它包括下列几个平衡：
热平衡（thermal equilibrium） 体系各部分温度相等。
力学平衡（mechanical equilibrium） 体系各部的压力都相等，边界不再移动。
环境（surroundings）
与体系密切相关、有相互 作用或影响所能及的部分称为 环境。
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2020/10/31
体系分类
根据体系与环境之间的关系，把体系分为三类： （1）敞开体系（open system）
体系与环境之间既有物质交换，又有能量交换。
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热力学
热力学第一章绪论一、概述:能源科学的入门课自然界中常用能源：风能、水能、常规燃料中的化学能、太阳能、地热、核。
其中常规燃料中的化学能、太阳能、地热、核为热能，占90%，可以直接利用，约占利用的16%，为传热学研究；风能、水能为机械能，工程热力学所研究，间接利用占84%。
二、研究对象：热能与机械能之间的相互转换规律和方法，并探讨提高转换效率的途径。
三、主要研究内容1、基本概念、基本定律2、工质的热力性质3、热力过程、热力循环第二章基本概念一、工质：用来实现相互能量转换的媒介物质具备特点：对体积的变化敏感且迅速有效：气（汽）体；易发生气液相变的液体。
二、热力系1、定义：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，简称系统。
开口系用控制体积法研究，即CV系三、状态与状态参数1、状态：是热力系在某一瞬时呈现出的宏观物理状况。
2、状态参数：描述系统工质状态的宏观物理量（1）、一一对应状态==========状态系数状态参数的改变只取决于给定的初始和终了状态而与过程所经历的路径无关。
（2）、常用的状态参数压力P、温度T、体积V、内能U、焓H、熵S其中P、T与质量无关，也叫强度量V、U、H、S和质量有关，具有可加性，称作尺度量，尺度量/M称为比参数，v、u、h、s就也可称为强度量（3）、基本状态参数，可直接用仪表测得p、t、v其它状态参数可由它们之间的关系导出。
3、压力P（1）、实质：气体分子运动撞击壁面，在垂直于单位面积的容器壁面上所呈现的平均作用力。
单位1Pa=1N/m3（2）几种压力之间的关系绝对压力P：真实压力，分子运动撞击的结果表压力Pg：压力表测得的压力值真空度Pv：真空计测得上述两种压力也叫相对压力大气压Pb：大气层对地球表面的压力，由地面上空气柱的重量造成的，大气压随着纬度、海拔、气候条件的不同而不同，有气压计测得。
P=Pg+Pb（3）、常用压力单位的核算液柱：1mmH2O=9.8Pa 1mmHg=133.3Pa4、温度T（1）宏观：标志了物体的冷热程度，是系统热平衡的唯一判据（2）微观：标志分子热运动的激烈程度，是大量分子平移动能平均值的量度（3）温标：温度的数量表示法摄氏温标t：1atm下，纯水冰点为0度，沸点为100度，中间100等分绝对温标：也叫热力学温标或开氏温标T=t+273.155、比容v：v=V/M=1/密度，单位m3/Kg，指单位质量的工质所占有的体积。
(1)热力学绪论共16页PPT资料
基本概念：热力系统、状态参数、平衡状态等 基本定律：热力学第一定律、热力学第二定律等
正确理解这些概念和定义，并运用它们作为判断
热数和的力推理量学理 解问第的 ，一题工 这定具 对律，于解在学决反好的复本是应课能用程量中是传加至递关深和重对转要概换的念过。及程定中义的
热力学第二定律解决的是能量传递和转换过程中的
热机种类
发电（火力、核能）
能量利用率 40%
车辆发动机（内燃机） 25~35%
轮船发动机
25~35%
航空发动机
20~30%
制冷空调(非热机，同理）
三、工程热力学的研究内容
1、基本概念与基本定律
2、能量的转化过程特别是热能
转化为机械能的过程 3、常用工质的性质 4、化学热力学基础
1、基本概念与基本定律
能源转换利用的关系
风 能
水 能
化 学 能
燃
料 电 池
风 车
水水
轮 机
车
燃 烧
核 能
聚裂 变变
热
生物质
地太 热阳 能能
利 光转 用 热换
能 90%
一次能源 (天然存在)
光 电 转 换
机械能
发
电
电
动
机
机
热机 电
直接利用 能
二次能源
二、工程热力学的研究对象
• 能量转换，特别是热能转换成机械 能的规律和方法，以及提高转化效 率的途径，以提高能源利用的经济 性
绪论
• 什么是工程热力学？工程热力学的研究背 景
• 工程热力学的研究对象 • 工程热力学的研究内容 • 工程热力学的研究方法 • 如何才能学好工程热力学
一、什么是工程热力学
热力学是一门研究物质的能量、能量传递和转 换以及能量与物质性质之间普遍关系的科学。
正确理解这些概念和定义，并运用它们作为判断
热数和的力推理量学理 解问第的 ，一题工 这定具 对律，于解在学决反好的复本是应课能用程量中是传加至递关深和重对转要概换的念过。及程定中义的
热力学第二定律解决的是能量传递和转换过程中的
热机种类
发电（火力、核能）
能量利用率 40%
车辆发动机（内燃机） 25~35%
轮船发动机
25~35%
航空发动机
20~30%
制冷空调(非热机，同理）
三、工程热力学的研究内容
1、基本概念与基本定律
2、能量的转化过程特别是热能
转化为机械能的过程 3、常用工质的性质 4、化学热力学基础
1、基本概念与基本定律
能源转换利用的关系
风 能
水 能
化 学 能
燃
料 电 池
风 车
水水
轮 机
车
燃 烧
核 能
聚裂 变变
热
生物质
地太 热阳 能能
利 光转 用 热换
能 90%
一次能源 (天然存在)
光 电 转 换
机械能
发
电
电
动
机
机
热机 电
直接利用 能
二次能源
二、工程热力学的研究对象
• 能量转换，特别是热能转换成机械 能的规律和方法，以及提高转化效 率的途径，以提高能源利用的经济 性
绪论
• 什么是工程热力学？工程热力学的研究背 景
• 工程热力学的研究对象 • 工程热力学的研究内容 • 工程热力学的研究方法 • 如何才能学好工程热力学
一、什么是工程热力学
热力学是一门研究物质的能量、能量传递和转 换以及能量与物质性质之间普遍关系的科学。
高等工程热力学 - 绪论
工程应用
工程热力学 高等工程热ຫໍສະໝຸດ 学 热经济学二、本门课的内容
第一章 热力学基本原理及定义
§1-1 外界分析法(SAM)的热力学模型 §1-2 热力学第一定律 §1-3 热力学第二定律
第二章
热力学微分方程及工质的通用热力性质
§2-1 特性函数
§2-2 热物性参数 §2-3 热力学能、焓及熵的一般关系式 §2-4 有关比热的热力学关系式
四、教材与参考书目
教材：《工程热力学》（第二版）陈贵堂，王永珍， 北京理工大学出版社，2008.1
参考书目：
● 《工程热力学学习指导》陈贵堂，王永珍，北京理工大学出版社
●《高等工程热力学》陈宏芳，杜建华，清华大学出版社 ●《高等工程热力学》苏长荪，高等教育出版社 ●《高等工程热力学》童钧耕, 吴孟余, 王平阳编著，科学出版社
§2-5 焦尔—汤姆孙系数
§2-6 克拉贝龙方程 §2-7 工质的通用热力性质
第三章
无化学反应的多元系统
§3-1 吉布斯方程组 §3-2 齐次函数及欧拉定理 §3-3 分摩尔参数 §3-4 逸度 §3-5 标准态及理想溶液 §3-6 实际溶液、活度及活度系数 §3-7多元系统的相平衡
第四章
化学热力学
高等工程热力学
Advanced Engineering Thermodynamics
绪 论
一、热力学（Thermodynamics ）
（狭义）研究热能以及热能与其它能量相互转换 规律的科学。 （广义）研究能量属性及其转换规律，以及工质 热力性质及其变化规律的科学。 研究目的： 掌握和应用这些规律，充分合理地利用能量。 分类 分统计热力学 经典热力学
§4-1 质量守恒定律在化学反应过程中的应用
工程热力学 高等工程热ຫໍສະໝຸດ 学 热经济学二、本门课的内容
第一章 热力学基本原理及定义
§1-1 外界分析法(SAM)的热力学模型 §1-2 热力学第一定律 §1-3 热力学第二定律
第二章
热力学微分方程及工质的通用热力性质
§2-1 特性函数
§2-2 热物性参数 §2-3 热力学能、焓及熵的一般关系式 §2-4 有关比热的热力学关系式
四、教材与参考书目
教材：《工程热力学》（第二版）陈贵堂，王永珍， 北京理工大学出版社，2008.1
参考书目：
● 《工程热力学学习指导》陈贵堂，王永珍，北京理工大学出版社
●《高等工程热力学》陈宏芳，杜建华，清华大学出版社 ●《高等工程热力学》苏长荪，高等教育出版社 ●《高等工程热力学》童钧耕, 吴孟余, 王平阳编著，科学出版社
§2-5 焦尔—汤姆孙系数
§2-6 克拉贝龙方程 §2-7 工质的通用热力性质
第三章
无化学反应的多元系统
§3-1 吉布斯方程组 §3-2 齐次函数及欧拉定理 §3-3 分摩尔参数 §3-4 逸度 §3-5 标准态及理想溶液 §3-6 实际溶液、活度及活度系数 §3-7多元系统的相平衡
第四章
化学热力学
高等工程热力学
Advanced Engineering Thermodynamics
绪 论
一、热力学（Thermodynamics ）
（狭义）研究热能以及热能与其它能量相互转换 规律的科学。 （广义）研究能量属性及其转换规律，以及工质 热力性质及其变化规律的科学。 研究目的： 掌握和应用这些规律，充分合理地利用能量。 分类 分统计热力学 经典热力学
§4-1 质量守恒定律在化学反应过程中的应用
工程热力学绪论
能源与国民经济关系
首先，能源是现代生产的动力来源。现代化生产是建立在机械 化、电气化和自动化基础上的高效生产，所有生产过程都与能 源的消费同时进行着。现代国防也需大量的电力和石油。 其次，能源是珍贵的化工原料。
一个国家的国民经济发展与能源开发和利用的依存 关系，可以说没有能源就不可能有国民经济的发展。 一个国家的国民经济发展与能源消耗增长率之间存 在正比例关系——能源消费弹性系数
每人每年约1200~1600kg标准煤
（3）更高级的现代化生活所需要的能源消费量
每人每年约20000~30000kg标准煤。【工业发达国家水平
】
能源与环境
环境污染：
二氧化碳和水蒸气等多原子气体 冷却水排热
（一）温室效应与热污染
（二）酸雨(pH<5.6)
S02 和 NOx 紫外线辐射 氟氯烃类物质 燃料燃烧产生的N2O
大力开发新能源和清洁能源
节约能源
“节能”——采用技术上可行、经济上合理以及环境 和社会可以接受的措施，减少从能源生产到能源消费 中各个环节的损失和浪费，以便更有效、更合理地利 用能源，提高能源利用率和能源利用的经济效益。
节能与煤炭、石油及天然气、水力和核能四大 能源相提并论，称之为“第五能源”。
——在现有技术条件下已大规模生产和广泛利用的能源。 ——如煤、石油、天然气、水力能等；
2、 新能源
——目前科技水平条件下尚未被大规模利用或尚在研究开 发阶段的能源。
——如太阳能、风能、地热能、海洋能、生物能及核能等。
(四)按照能否再生
针对一次能源：
1、可再生能源
——不会因被开发利用而减少，具有天然恢复能力的能源。 ——如太阳能、风能、海洋能、生物能等。
工程热力学第讲第章绪论
工程热力学第一讲第一章：绪论1. 热力学的概念热力学是研究热能转换、热效率、热平衡和热性质等方面的学科。
热力学的主要研究对象是热力学系统，包括封闭系统、开放系统和孤立系统等。
2. 热力学系统的分类封闭系统封闭系统是指物质不能从其中进出的系统。
封闭系统的热力学性质由体积、温度和内能等物理量描述。
开放系统开放系统是指物质可以从系统中进出的系统。
开放系统的热力学性质由流量、温度和内能等物理量描述。
孤立系统孤立系统是指不能与外界交换物质和能量的系统。
孤立系统的热力学性质由内能等物理量描述。
3. 热力学基本量温度温度是物质分子平均热运动的速度和能量大小的一种度量。
温度的单位是开尔文（K）或摄氏度（℃）。
压力压力是单位面积上的力的大小，单位为帕斯卡（Pa）或标准大气压（atm）等。
体积体积是物质占据的空间大小的一种度量，单位为立方米（m³）或升（L）等。
质量质量是物体所具有的惯性量的大小，单位为千克（kg）。
能量能量是物体所具有的做功能力的大小，单位为焦耳（J）或卡路里（cal）等。
4. 热力学过程热力学过程是指热力学系统在不同状态之间的变化，可分为四类：等温过程、等压过程、等容过程和绝热过程。
等温过程等温过程是指系统在恒定温度下进行热力学变化的过程，其内能恒定不变。
等压过程等压过程是指系统在恒定压力下进行热力学变化的过程，其体积恒定不变。
等容过程等容过程是指系统在恒定容积下进行热力学变化的过程，其压力恒定不变。
绝热过程绝热过程是指系统在无热交换的情况下进行热力学变化的过程，其熵不变。
5. 热力学第一定律热力学第一定律描述的是能量守恒原理，即在热力学系统进行热力学过程中，系统所吸收的热量等于系统所做的功加上内能的变化。
6. 热力学第二定律热力学第二定律描述的是热力学过程的方向性原理，即热量只能从温度高的物体向温度低的物体流动，热力学系统不可逆过程的熵增。
7. 热力学基本方程热力学基本方程描述的是热力学系统状态变化过程中所涉及的热力学函数之间的相互关系。
工程热力学绪论、第一章
热转换为机械功必须依靠工质的膨胀。 由于系统容积变化而通过截面向外界传递的
机械功称为膨胀功，也称容积功。 系统容积增大，则系统对外界做膨胀功，视
为正功；系统容积减小，则外界对系统做压 缩功，视为负功。
功=力×距离，若f是活塞的 截面积，则F=pf。于是单位 质量工质在微元热力过程中克 服外力所做的功为：
1、绝热系统：与外界无热量传递的系统 2、孤立系统：与外界既无能量又无物质交
换的系统
孤立系统表示图
在一个图中表示各系统
四、系统的内部状况
1、热源系统：提供热能的物质或能量 2、功源系统：提供机械功的物质或能量 3、质源系统：提供质量的物质或能量 4、单相系：物质、化学性质都均匀一致（固、液、
气） 5、单元或多元系统
单元：一种化学成分组成的系统 多元：两种以上的不同化学成分组成 6、均匀或非均匀系统 系统中化学、物理性质处处均匀一致的系统
第二节 工质的热力状态及其基本状态参 数
一、状态与状态参数 描述工质状态特征的各种物理量称为工质的状态 参数。 常见状态参数：温度（T）、压力（p）、比容
一、平衡状态 如果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。
二、状态公理 确定纯物质系统平衡状态的独立参数=n+1 其中n表示传递可逆功的形式，加1表示能 量传递中的热量传递
三、状态方程 建立 温度、压力、比容这三个基本状态参 数之间的函数关系。而用p-v图来确定工质 状态。
（v ）、密度（ ）、内能（u）、焓（h）、熵
（s）、火用（ex）、自由能（f）、自由焓（g） 等
二、基本参数
1、温度 物体冷热程度的标志 理想气体热力学温度与分子平移动能的关系式：
机械功称为膨胀功，也称容积功。 系统容积增大，则系统对外界做膨胀功，视
为正功；系统容积减小，则外界对系统做压 缩功，视为负功。
功=力×距离，若f是活塞的 截面积，则F=pf。于是单位 质量工质在微元热力过程中克 服外力所做的功为：
1、绝热系统：与外界无热量传递的系统 2、孤立系统：与外界既无能量又无物质交
换的系统
孤立系统表示图
在一个图中表示各系统
四、系统的内部状况
1、热源系统：提供热能的物质或能量 2、功源系统：提供机械功的物质或能量 3、质源系统：提供质量的物质或能量 4、单相系：物质、化学性质都均匀一致（固、液、
气） 5、单元或多元系统
单元：一种化学成分组成的系统 多元：两种以上的不同化学成分组成 6、均匀或非均匀系统 系统中化学、物理性质处处均匀一致的系统
第二节 工质的热力状态及其基本状态参 数
一、状态与状态参数 描述工质状态特征的各种物理量称为工质的状态 参数。 常见状态参数：温度（T）、压力（p）、比容
一、平衡状态 如果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。
二、状态公理 确定纯物质系统平衡状态的独立参数=n+1 其中n表示传递可逆功的形式，加1表示能 量传递中的热量传递
三、状态方程 建立 温度、压力、比容这三个基本状态参 数之间的函数关系。而用p-v图来确定工质 状态。
（v ）、密度（ ）、内能（u）、焓（h）、熵
（s）、火用（ex）、自由能（f）、自由焓（g） 等
二、基本参数
1、温度 物体冷热程度的标志 理想气体热力学温度与分子平移动能的关系式：
《工程热力学》教学课件绪论第1章
4 英国
9755 23770
5.7
21217.6 21900
0.2
5 加拿大 5680 12716
5.2
20908.9 24034
0.9
6 俄罗斯 6081
9906
3.1
87827
4487
-17
7 日本 29320 43684
2.5
44591.6 43460 -0.2
8 韩国
2536
8882
8.1
9265
《工程热力学》教学课件
授课60学时 实验4学时
工程热力学 Thermodynamics
能源概论（绪论） §0-1 自然界的能源及其利用
一、能源及其分类
定义:能源是指可向人类提供各种能量和动力的物质 资源。
能源可以根据来源、形态、使用程度和技术、 污染程度以及性质等进行分类:
工程热力学 Thermodynamics (一)按来源分:
第一节 热力系、状态与状态参数 一、热力系统与工质
1、定义 人为划定的一定范围内的研究对象称为热力系统， 简称热力系或系统。
11
固定边界
移动边界
系统
系统
边界
22
热力系统
2、分类
工程热力学 Thermodynamics
按物质 闭口系：与外界无物质交换的系统 CM
交换 开口系：与外界有物质交换的系统 CV
1850~1851年克劳修斯和开尔文先后独立提出了热力学第二定律； 1906~1912年能斯特提出了热力学第三定律。
工程热力学 Thermodynamics
§0-3 工程热力学的研究对象、内容和方法
一、研究对象
热力学是研究热能和机械能相互转换规律，以提高能量利 用经济性（节能）为主要目的的一门学科。
热力学第一章优秀课件
1 2
热力学第一定律
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。
热力学基本方程
dU=TdS-PdV，其中U为内能，T为温度，S为熵 ，P为压强，V为体积。
3
应用举例
利用热力学基本方程可以求解系统在特定过程中 的内能、功和热量等热力学量的变化。
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。
能量守恒
能量既不会凭空产生，也不会凭 空消失，它只会从一种形式转化 为另一种形式，或者从一个物体 转移到其它物体，而能量的总量
保持不变。
热力学能
热力学系统内部的所有能量之和 ，包括系统内所有分子的动能、 势能、化学能、电离能和原子核
多方过程与可逆过程
01
多方过程
系统状态变化时，其压强和体积按一定关系变化的过程。多方过程的特
性由多方指数n描述，表示压强与体积的n次方成正比。
02 03
可逆过程
系统状态变化可以无限缓慢地进行，使得在每一个瞬间，系统都接近于 平衡态的过程。可逆过程是理想化的过程，实际中难以实现，但具有重 要的理论意义。
热力学第零定律与温度概念
热力学第零定律
如果两个系统分别与第三 个系统处于热平衡状态， 那么这两个系统彼此之间 也必定处于热平衡状态。
温度概念
温度是表征物体冷热程度 的物理量，是物体分子运 动平均动能的标志。
温标
温度的数值表示法，如摄 氏温标、华氏温标、热力 学温标等。
热力学第一定律与能量守恒
热力学第一定律
麦克斯韦关系式推导
麦克斯韦关系式的引入
《热力学概论》课件
热力学第二定律的证明
01
热力学第二定律可以通过实验来证明，例如卡诺循环实验。
02
卡诺循环实验表明，热机在循环过程中，从高温热源吸收的热量不可能全部转 化为机械功，其中一部分热量会以热的形式传递给低温热源。
03
此外，热力学第二定律也可以通过熵的概念来证明。根据熵增原理，封闭系统 的熵总是增加的，这意味着自发变化总是向着熵增加的方向进行，即热量总是 自发地从高温物体传递到低温物体。
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热力学第一定律的证明
总结词
热力学第一定律的证明基于实验观测和微观分子动理论。实验表明，封闭系统中的能量守恒，而分子 动理论则解释了能量转换和传递的机制。
详细描述
要证明热力学第一定律，我们可以从实验观测出发，通过测量封闭系统在不同过程中的能量变化，发 现总能量保持不变。微观分子动理论则从微观角度解释了能量守恒的原因，即分子运动和相互作用的 本质导致能量的守恒。
03
热力学第二定律
热力学的第二定律的内容
01
热力学第二定律指出，不可能把热量从低温物体传到高温物体 而不产生其他影响。
02
这一定律揭示了热量传递的方向性和热量的损失性，即热量只
能自发地从高温物体传递到低温物体，而不是相反。
热力学第二定律是热力学的基本定律之一，它限制了热力学系
03
统的自发变化方向和范围。
02
热力学第一定律
热力学的第一定律的内容
总结词
热力学第一定律是能量守恒定律在热现象领域中的应用，其 内容是：在一个封闭系统中，能量不能消失或产生，只能从 一种形式转化为另一种形式。
详细描述
热力学第一定律指出，能量在转换和传递过程中是守恒的。 这意味着在一个没有能量交换的系统内，系统的能量总量保 持不变。能量的形式可以发生变化，例如从机械能转化为热 能，但总能量保持不变。
绪论及热力学第一定律(课件)
热力学系统的分类
封闭系统、开放系统和孤 立系统。
简单系统能量平衡原理
1
系统能量变化
系统能量变化包括内能变化、焓的变化等。
2
热传递和功交换
热传递是指由温度差引起的能量传递，功交换是指外界对系统或系统对外界的能 量转化。
3
热力学第一定律
能量守恒原理，系统能量的变化等于热传递和功交换的代数和。
热力学第一定律的表达方式
热力学与可持续发展、能源转化等领域的深入研究。
绪论及热力学第一定律
热力学是研究能量转化和系统性质变化的科学。本课件介绍了热力学基础概 念、简单系统能量平衡原理、热力学第一定律的表达方式和应用，以及热力 学的意义和未来研究方向。
热力学基础概念
热力学的定义
研究能量转化和系统性质 变化的科学。
系统和环境
分别指要研究的物体或空 间，以及与之相互作用的 周围环境。
内能和焓
内能是系统分子之间相互作 用引起的能量，焓是等压过 程中的内能与体积乘积。
热力学第一定律的 数学表达式
内能与焓的变化等于热传递 和功交换的代数和。
控制体和控制面
控制体是用于分析能量流动 的空间，控制面是控制体的 边界。
热力学第一定律的应用
物质的状态方程
通过研究压强、体积和温度之 间的关系，得出物质的状态方 程。
定容过程和定压过程
压力恒定的过程为定容过程， 体积恒定的过程为定的过程为等温过程， 无热量交换的过程为绝热过程。
总结
热力学第一定律的意义
揭示了能量转化的基本规律，为研究能源利用和系统优化提供基础。
热力学的应用导向
为工程设计和科学研究提供理论支持和实用方法。
未来研究方向
绪论化工热力学-PPT
活了全世界 10、生物医学工程
4
化工热力学和其她化学工程分支学科间得关系
全流程的 最佳化设 计和控制
吸收 系统 模拟
反应 系统 模拟
精馏 系统 模拟
吸收 塔计 算
反应 器计 算
换热 器计 算
精馏 塔计 算
反应 速度 计算
传质 计算
传热 计算
流体 力学 计算
相平 衡计 算
反应 平衡 计算
物料 平衡 计算
3)注意单位换算 能量:J,Cal,cm3、atm,cm3、bar 压力:kg/m2(工程压力),atm,mmHg,bar, Pa,MPa 温度:K,℃ ,oF,
4)循序渐进
29
四、为何学和如何学好化工热力学
3、教材与习题:
❖ 教材:董新法编,化工热力学,化学工业出版社,2008 ❖ 习题: 陈钟秀,顾飞燕编,化工热力学例题与习题,化学工业出版
15
经典热力学
❖ 无论就是工程热力学还就是化学热力学还 就是化工热力学,她们均就是经典热力学,遵 循经典热力学得三大定律(热力学第一、第 二、第三定律),不同之处就是由于热力学 应用得具体对象不同,决定了各种热力学解 决问题得方法有各自得特点。
16
一、 化工热力学得定义和用途
2、化工热力学得用途
2
化学工程能做什么？
❖ 早期化学工程得主要目标就就是使化学家实验室做出来得化 学反应商品化！
❖ 化学工程就是以化学、物理、生物、数学得基本原理作为基 础,研究化学工业和相关工业中得物质转化、物质形态和物质 组成得一门工程科学
10项顶尖成果 (1983年, AIChE )
1、合成橡胶:1983年,220亿磅/年。二战期间,及时解救了天然 橡胶匮乏得困境
4
化工热力学和其她化学工程分支学科间得关系
全流程的 最佳化设 计和控制
吸收 系统 模拟
反应 系统 模拟
精馏 系统 模拟
吸收 塔计 算
反应 器计 算
换热 器计 算
精馏 塔计 算
反应 速度 计算
传质 计算
传热 计算
流体 力学 计算
相平 衡计 算
反应 平衡 计算
物料 平衡 计算
3)注意单位换算 能量:J,Cal,cm3、atm,cm3、bar 压力:kg/m2(工程压力),atm,mmHg,bar, Pa,MPa 温度:K,℃ ,oF,
4)循序渐进
29
四、为何学和如何学好化工热力学
3、教材与习题:
❖ 教材:董新法编,化工热力学,化学工业出版社,2008 ❖ 习题: 陈钟秀,顾飞燕编,化工热力学例题与习题,化学工业出版
15
经典热力学
❖ 无论就是工程热力学还就是化学热力学还 就是化工热力学,她们均就是经典热力学,遵 循经典热力学得三大定律(热力学第一、第 二、第三定律),不同之处就是由于热力学 应用得具体对象不同,决定了各种热力学解 决问题得方法有各自得特点。
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一、 化工热力学得定义和用途
2、化工热力学得用途
2
化学工程能做什么？
❖ 早期化学工程得主要目标就就是使化学家实验室做出来得化 学反应商品化！
❖ 化学工程就是以化学、物理、生物、数学得基本原理作为基 础,研究化学工业和相关工业中得物质转化、物质形态和物质 组成得一门工程科学
10项顶尖成果 (1983年, AIChE )
1、合成橡胶:1983年,220亿磅/年。二战期间,及时解救了天然 橡胶匮乏得困境