热工基础期末考试 交大 自己做得

第零章1热力学：系统从一个平衡态到另一个平衡态的过程中传递热量的多少。

传热学：关心的是热量传递的过程，即热量传递的速率.2热力学以热力学第一定律和第二定律为基础，即 始终从高温热源向低温热源传递，如果没有能量形式的转化，则始终是守恒。

3 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。

4热机：能够利用燃料燃烧时放出的能来做机械功的机器就叫做热机。

5热机转变为有用功的能量与燃料完全燃烧所释放的能量的比值称为热机效率。

6如何提高热机效率.使燃料充分燃烧;尽量减少各种热量损失；在热机的设计和制造上采用先进的技术；注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的能量7不排放CO2的能源(CO2-free energy)有三种可能：化石燃料和CO2深埋技术；核能；可再生能源8人类利用的主要能源有：水力能、风能、地热能、太阳能、燃料的化学能和原子核能。

直接利用：是指直接用热能加热物体，热能的形式不发生变化。

间接利用：是指把热能转换为机械能(或进一步转化为电能)，以满足人类生产生活对动力的需要。

9热工基础是研究热能利用的基本原理和规律，以提高热能利用经济性（节能）为主要目的的一门学科。

(如何实现热功转换，及提高转换的经济性，如何实现热量传递，及如何提高热能直接利用的经济性)第一章1热能动力装置：从燃料燃烧中得到热能，并利用热能得到动力的设备。

凡是能将热能转换为机械能的机器统称为热机。

分类（燃气动力装置（内燃机燃气轮机喷气动力装置）；蒸汽动力装置）2结论：各种形式的热机都存在以下几个相同的热力过程：吸热、膨胀作功和排热。

3工质实现热能和机械能相互转化的媒介物质.膨胀性.流动性。

热容量.稳定性.安全性.环保性能.价格.因此.物质三态中气体最合适。

4热源工质从中吸取或向之排放热能的物质系统.热源温度高低(高温热源,低温)5温度变化(恒温.变温)6热能动力装置的工作过程可概括成：工质从高温热源吸热，将其中一部分转化为机械能而作功，并把余下部分传给低温热源.7热力系为了研究问题方便，热力学中常把分析对象从周围物体中分割出来，研究它与周围物体之间的能量和物质的传递。

人为分割出来作为热力学分析对象的有限物质系统.8系统与外界的作用都通过边界9系统与外界设定的人为性；外界与环境介质；边界可以是ⅰ刚性的或可变形的ⅱ固定的或可移动的ⅲ真实存在的或虚拟的9闭口系统：系统与外界无物质交换，系统内质量恒定不变，也称控制质量开口系统：系统与外界有物质交换，系统被划定在一定容积范围内，也称控制容积绝热系统：系统与外界无热量交换孤立系统：系统与外界既无能量交换，也无物质交换9可压缩系统：系统由可压缩流体构成简单可压缩系统：系统与外界只有热量与容积功交换10平衡状态：在不受外界影响的条件下（重力场除外），如果系统的状态参数不随时间变化，则该系统处于平衡状态热平衡状态：系统的温差消失的平衡状态.系统内部与外界之间平衡势差消失系统平衡1平衡的本质：不存在不平衡势2基本状态参数状态参数：描述热力系状态的物理量。

单值性积分特征：状态参数的变化量与路径无关，只与初终态有关微分特征：全微分3 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。

广延参数：与物质的量有关的参数——可加性如:质量m、容积V、内能U、焓H、熵S强度参数：与物质的量无关的参数,如压力p、温度T3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，则两个系统彼此必然处于热平衡4温标的换算51 bar = 105 Pa1 MPa = 106 Pa1 atm = 760 mmHg = 1.013 105 Pa1 mmHg =133.3 Pa1 kPa = 103 Pa5绝对压力p与相对压力6比容v工质聚集的疏密程度7热力过程：热力系从一个状态向另一个状态变化所经历的全部状态的总和准静态过程由一系列平衡态组成的热力过程可逆过程注意：可逆过程只是指可能性，并不是指必须要回到初态的过程8准静态过程+无耗散效应=可逆过程9不可逆根源不平衡势差；耗散效应9可逆过程定义：系统经历某一过程后，如果在沿原来路径逆向进行时，系统与外界都返回原来状态，而不留下任何变化，则此过程为可逆过程1可逆过程的意义准静态过程是实际过程的理想化过程，但并非最优过程，可逆过程是最优过程；可逆过程的功与热完全可用系统内工质的状态参数表达，可不考虑系统与外界的复杂关系，易分析，实际过程不是可逆过程，但为了研究方便，先按理想情况（可逆过程）处理，用系统参数加以分析，然后考虑不可逆因素加以修正2典型的不可逆过程(不等温传热,自由膨胀.节流过程(阀门)混合过程)3功力学定义: 力x在力方向上的位移4功的一般表达式5热力学最常见的功容积变化功6可逆容积变化功的说明单位为[kJ] 或[kJ/kg] p-V 图上用面积表示功的大小与路径有关，功是过程量统一规定：dV>0，膨胀对外作功（正）dV<0，压缩外内作功（负）适于可逆过程的任何工质（一般为流体）外力无限制，功的表达式只是系统内部参数7热力循环称为热力系统经过一系列变化回到初态[循环性质(可逆循环;bu)循环目的正循环顺时针(动力循环)逆循环(制冷循环)]8热力系的选取取决于研究目的和方法，具有随意性，选取不当将不便于分析。

一旦取定系统，沿边界寻找相互作用。

9不可逆过程是无法恢复到初始状态的过程，这种说法对吗？不对。

关键看是否引起外界变化可逆过程指若系统回到初态，外界同时恢复到初态。

可逆过程并不是指系统必须回到初态的过程。

1可逆过程与准静态过程的区别和联系可逆过程＝准静态过程＋无耗散可逆过程完全理想，以后均用可逆过程的概念。

准静态过程很少用准平衡过程与可逆过程有何区别答：无耗散的准平衡过程才是可逆过程，所以可逆过程一定是准平衡过程，而准平衡过程不一定是可逆过程平衡状态与稳定状态有何区别？热力学中为什幺要引入平衡态的概念答：平衡状态是在不受外界影响的条件下，系统的状态参数不随时间而变化的状态。

而稳定状态则是不论有无外界影响，系统的状态参数不随时间而变化的状态。

可见平衡必稳定，而稳定未必平衡。

热力学中引入平衡态的概念，是为了能对系统的宏观性质用状态参数来进行描述。

第二章1热力学能不涉及化学变化和核反应时的物质分子热运动动能和分子之间的位能之和（热能）任何状态下系统热力学能的数值不可能为零。

由于在工程热力学中只计算工质在状态变化中的热力学能的变化量，因此热力学能的零点可以人为地规定，例如，通常取0 K时气体的热力学能为零。

2热力学第一定律实质就是热力过程中的能量守恒和转换定律，可表述为在热能与其它形式能的互相转换过程中，能的总量始终不变；不花费能量就可以产生功的第一类永动机是不可能制造成功的3进入系统的能量－离开系统的能量=系统储存能量的变化4稳定流动流动状况不随时间而改变的流动。

即任一流通截面上工质的状态都不随时间而改变条件系统和外界交换的能量（功量和热量）与质量不随时间而变；进、出口截面的状态参数不随时间而变 5 流动功是由泵或风机加给被输送工质并随工质流动向前传递的一种能量，非工质本身具有的能量6比焓的物理意义比焓是状态参数；对于流动工质，比焓表示每千克工质沿流动方向向前传递的总能量中取决于热力状态的部分7注意事项无论对于流动工质还是不流动工质，比焓都是状态参数；对于流动工质，流动功等于pv，比焓表示单位质量工质沿流动方向向前传递的总能量中取决于热力状态的部分对于不流动工质，不存在流动功，比焓也不表示能量，仅是状态参数工程上一般只需要计算工质经历某一过程后焓的变化量，而不是其绝对值，所以焓值的零点可人为地规定。

8技术功在工程热力学中，将工程技术上可以直接利用的动能差、位能差及轴功三项之和称为技术功，用Wt 表示9对于开口系统的稳定流动过程，系统内各点的状态都不随时间而变化，所以可以将质量为m 的工质作为闭口系统来研究9稳定流动能量方程式的应用热交换器动力机械绝热节流判断1气体膨胀时一定对外作功错，比如气体向真空中的绝热自由膨胀，对外不作功。

气体被压缩时一定消耗外功对，因为根据热力学第二定律，气体是不可能自压缩的，要想压缩体积，必须借助于外功⑶气体膨胀时必须对其加热。

错，比如气体向真空中的绝热自由膨胀，不用对其加热⑷气体边膨胀边放热是可能的对，比如多变过程，当n大于k时，可以实现边膨胀边放热⑸气体边被压缩边吸入热量是不可能的错，比如多变过程，当n大于k时，可以实现边压缩边吸热⑹对工质加热，其温度反而降低，这种情况不可能错，比如多变过程，当n大于1，小于k时，可实现对工质加热，其温度反而降低任何没有体积变化的过程就一定不对外作功不正确，因为外功的含义很广，比如电磁功、表面张力功等等，如果只考虑体积功的话，那么没有体积变化的过程就一定不对外作功膨胀功、轴功、技术功、流动功之间有何区别与联系？流动功的大小与过程特性有无关系膨胀功是系统由于体积变化对外所作的功；轴功是指工质流经热力设备（开口系统）时，热力设备与外界交换的机械功，由于这个机械功通常是通过转动的轴输入、输出，所以工程上习惯成为轴功；而技术功不仅包括轴功，还包括工质在流动过程中机械能（宏观动能和势能）的变化；流动功又称为推进功，1kg工质的流动功等于其压力和比容的乘积，它是工质在流动中向前方传递的功，只有在工质的流动过程中才出现。

对于有工质组成的简单可压缩系统，工质在稳定流动过程中所作的膨胀功包括三部分，一部分消耗于维持工质进出开口系统时的流动功的代数和，一部分用于增加工质的宏观动能和势能，最后一部分是作为热力设备的轴功。

对于稳定流动，工质的技术功等于膨胀功与流动功差值的代数和。

如果工质进、出热力设备的宏观动能和势能变化很小，可忽略不计，则技术功等于轴功第三章1.理想气体是一种经过科学抽象的假想气体，在自然界中并不存在。

但是，在工程上的许多情况下，气体工质的性质接近于理想气体。

因此，研究理想气体的性质具有重要的工程实用价值2热机的工质通常采用气态物质：气体(远离液态，不易液化)或蒸气(离液态较近，容易液化)3特征理想气体分子的体积忽略不计；理想气体分子之间无作用力；理想气体分子之间以及分子与容器壁的碰撞都是弹性碰撞4克拉贝龙方程式。

Rg为气体常数，单位为J/(kg·K)，其数值取决于气体的种类，与气体状态无关5热容物体温度升高1K（或1℃）所需要的热量称为该物体的热容量，简称热容6物体热容量的大小与物体的种类及其数量有关，此外还与过程有关，因为热量是过程量。

如果物体初、终态相同而经历的过程不同，则吸入或放出的热量就不同7根据物质的数量和经历的过程不同，热容又分为比热容（质量热容）单位质量物质的热容摩尔热容1 mol物质的热容，Cm，J/(mol·K) 比定容热容比定压热容8理想气体的热力学能仅包含与温度有关的分子动能，只是温度的单值函数9γ的理论值：(n+2)/n，n为气体分子微观运动自由度的数目。