热力学的基础知识
热力学知识：热力学中的热力学基本理论
热力学知识：热力学中的热力学基本理论热力学是自然科学领域中研究热、能量和物质相互关系的学科，是物理学、化学、工程学和生物学等学科之间交叉融合的前沿领域。
热力学基本理论是热力学的基础，它描述了热力学系统中的能量和物质的宏观行为及其相互作用关系，是理解和应用热力学的关键。
一、热力学基本概念1.系统和环境在热力学中，我们通常将研究对象称之为“系统”，而将实验室外部相对于系统的部分称为“环境”。
系统和环境之间可以有热、功和物质的变化，系统和环境总是通过一种或多种形式的相互作用联系在一起。
热力学系统可以分为开放系统、闭合系统和孤立系统三种类型。
开放系统可以与周围环境进行质量交换，闭合系统在保持质量不变的同时可以与环境进行能、质量交换，而孤立系统不能与环境进行质量和能量的交换。
热力学函数是热力学系统中各种状态量之间的函数关系，可以描述热力学系统中的各种宏观参数。
其中，压力、温度、体积和摩尔数这四个参数成为状态变量，它们的变化直接决定了热力学系统的状态。
热力学函数包括内能、焓、自由能和吉布斯自由能等。
内能是热力学系统中所有微观粒子的能量和，焓是内能和体积之积，自由能是内能和温度乘积减去体积和摩尔数乘积的和，而吉布斯自由能则是内能、压强、温度、体积和摩尔数的函数。
3.热力学过程热力学过程是指在热力学系统中，各种状态量随着时间的推移而发生变化的过程。
热力学过程可以分为等温过程、等压过程、等体过程、绝热过程等。
在等温过程中，热力学系统的温度保持不变，而压强和体积发生变化；在等压过程中，热力学系统的压强保持不变，而体积和温度发生变化。
等体过程和等温过程非常相似，只是不同的状态方程和热力学函数在等体过程中起作用。
热力学定律是描述热力学系统中能量守恒和热力学过程的基本法则。
目前，人们已经发现了四条基本热力学定律，分别为零热力学定律、第一热力学定律、第二热力学定律和第三热力学定律。
1.零热力学定律零热力学定律说的是，如果两个热力学系统和第三个热力学系统达到热平衡，则这三个热力学系统之间既可以相互交换热量，又可以相互交换功、质量等，其温度是相等的。
热力学基础知识点
热力学基础知识点热力学是物理学中涉及能量转化和传递的分支学科，用于研究物质的宏观关系。
本文将介绍热力学的基本概念和相关知识点。
1. 系统和环境热力学中将要研究的物体或物质称为系统，而系统周围的一切都被称为环境。
系统和环境是通过能量和物质的交换相互联系在一起的。
2. 状态函数状态函数是描述系统状态的物理量，与路径无关。
其中，最常见的状态函数是内能（U）、体积（V）、压力（P）和温度（T）。
内能表示系统的总能量，体积表示系统占据的空间大小，压力表示系统内部的分子运动产生的压强，温度表示系统内部分子的平均动能。
3. 热力学第一定律热力学第一定律也称为能量守恒定律，它表明能量既不能被创造也不能被销毁，只能在不同形式之间转化或传递。
根据热力学第一定律，系统的能量变化等于从环境传递给系统的热量（Q）减去系统对环境做功（W）所得。
4. 热容热容是指单位质量物质在温度变化时吸收或释放的热量。
具体地说，热容可以分为定压热容（Cp）和定容热容（Cv）。
定压热容表示在恒定压力下物质的热容，而定容热容表示在不允许体积发生变化的情况下物质的热容。
5. 热力学第二定律热力学第二定律阐述了物理系统自发过程的方向性，即系统在孤立状态下会趋向自发变化，使得熵增加。
熵是衡量系统无序程度的物理量，热力学第二定律指明了熵在孤立系统中不会减少的方向。
6. 热力学循环热力学循环是一个系统完成一次完整的运动后，回到初始状态的过程。
常见的热力学循环包括卡诺循环、斯特林循环和朗肯循环等。
这些循环通过能量的转化和传递实现了各种实用机械和热力学系统的工作。
7. 相变相变是物质在一定条件下从一种相态转化为另一种相态的过程。
常见的相变包括固态到液态的熔化、液态到气态的汽化、液态到固态的凝固等。
相变与热力学中的热量交换密切相关。
8. 热力学平衡热力学平衡是指系统各部分之间没有任何不均匀性或者不稳定性，系统处于平衡状态下。
根据热力学平衡原理，系统通过热传递、物质传递或机械传递达到平衡状态。
热力学基础知识
热力学基础知识热力学是一门研究能量转化与传递的学科，是自然科学的基础。
热力学的概念源于研究热与功之间的相互转化关系，以及能量在物质之间的传递过程。
本文将通过介绍热力学的基本概念、热力学定律和热力学过程，帮助读者了解热力学的基础知识。
1. 热力学的基本概念热力学研究的对象是宏观体系，即指由大量微观粒子组成的物质系统。
热力学通过对体系的宏观性质进行观察和测量，来揭示物质和能量之间的关系。
热力学的基本概念包括系统、热、功、状态函数等。
系统是热力学研究的对象，可以是孤立系统、封闭系统或开放系统。
孤立系统与外界不进行物质和能量交换，封闭系统与外界可以进行能量交换但不进行物质交换，开放系统则可以进行物质和能量的交换。
热是能量的一种传递方式，是由高温物体向低温物体传递的能量。
热的传递方式有导热、对流和辐射。
功是对系统做的物质微观粒子在宏观层面的效果，是由于力的作用而引起物体位移的过程中所做的功。
例如，当一个物体被推动时，根据物体受力和运动方向的关系，可以计算出所做的功。
状态函数是由系统的状态决定的宏观性质，不依赖于热力学过程的路径，只与初态和终态有关。
常见的状态函数有温度、压力、体积等。
2. 热力学定律热力学定律是热力学基础知识的核心内容，揭示了宏观物质之间相互作用的规律。
第一定律：能量守恒定律，能量既不能被创造，也不能被消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。
热力学第一定律表达了能量的守恒关系，即系统的内能变化等于吸收的热量与做的功的差。
第二定律：热力学第二定律描述了自然界的能量传递过程中不可逆的方向。
它说明热量会自发地从高温物体传递到低温物体，而不会反向传递。
热力学第二定律还提出了热力学箭头的概念，即自然界中某些过程的方向是不可逆的。
第三定律：热力学第三定律说明在绝对零度（0K）下，熵（系统的无序程度）将趋于最低值。
此定律进一步阐述了热力学中的温标和熵的概念。
3. 热力学过程热力学过程描述了系统由一个状态转变为另一个状态的过程。
热力学基础知识点总结
热力学基础知识点总结
热力学是研究能量转化与传递规律的科学，主要包括以下基础知识点：
1. 系统与环境：热力学研究的对象是一个被称为系统的物体、组织或区域，而系统与其周围的一切被称为环境。
2. 状态量与过程量：状态量是描述系统状态的量，如温度、压力、体积等，它们只依赖于系统的初始和最终状态；而过程量是描述系统变化过程中的性质，如热量、功等。
3. 热平衡与温度：当两个物体处于热平衡时，它们之间不存在热量的净传递，此时它们的温度相等。
4. 热传递与热传导：热传递是指热量从高温物体流向低温物体的过程，可以通过热传导、辐射和对流等方式实现。
热传导是通过物质分子间的碰撞传递热量的过程。
5. 热容与比热容：热容是指物体吸收或释放单位温度变化所需的热量，而比热容是单位质量物质所需的热量。
6. 理想气体状态方程：理想气体状态方程描述了理想气体的压力、体积和温度之间的关系，常用的方程有理想气体状态方程
（PV=nRT）和绝热过程公式（PV^γ=常数）。
7. 熵与熵增：熵是描述系统无序度的物理量，熵增原理表明在孤立系统中，熵总是增加的。
8. 热力学第一定律：热力学第一定律是能量守恒定律在热力学中的表现，它表明能量可以从一个形式转化为另一个形式，但总能量守恒。
9. 热力学第二定律：热力学第二定律是描述热量传递方向性的原理，它指出热量只能从高温物体传递到低温物体，不会自发地从低温物体传递到高温物体。
10. 吉布斯自由能：吉布斯自由能是描述系统在恒温、恒压条件下的可用能量，通过最小化吉布斯自由能可以预测系统的平衡态。
这些是热力学基础知识点的概述，它们在热力学的研究和应用中扮演着重要的角色。
热力学基础知识点总结
热力学基础知识点总结热力学是研究热现象中物质系统在平衡时的性质和建立能量的平衡关系，以及状态发生变化时系统与外界相互作用（包括能量传递和转换）的学科。
以下是对热力学基础知识点的详细总结。
一、热力学系统与状态热力学系统是指被研究的对象，它可以是一个封闭的容器中的气体，也可以是一个热机的工作物质等。
根据系统与外界的物质和能量交换情况，热力学系统可分为三类：1、孤立系统：与外界既无物质交换，也无能量交换。
2、封闭系统：与外界只有能量交换，无物质交换。
3、开放系统：与外界既有物质交换，又有能量交换。
系统的状态是由一些宏观物理量来描述的，比如压强（P）、体积（V）、温度（T）等，这些物理量被称为状态参量。
当系统的状态参量确定时，系统的状态就确定了。
二、热力学第零定律如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡（温度相同），那么它们彼此也必定处于热平衡。
这一定律为温度的测量提供了理论依据。
三、热力学第一定律热力学第一定律就是能量守恒定律在热现象中的应用。
其表达式为：ΔU ＝ Q ＋ W，其中ΔU 表示系统内能的变化，Q 表示系统吸收的热量，W 表示系统对外所做的功。
当系统从外界吸收热量时，Q 为正；向外界放出热量时，Q 为负。
当系统对外做功时，W 为正；外界对系统做功时，W 为负。
例如，在一个绝热容器中，有一个热的物体和一个冷的物体，热的物体向冷的物体传热，最终两者温度相同。
这个过程中，没有对外做功或外界对系统做功，也没有与外界进行热交换，系统的内能变化就等于热传递的热量。
四、热力学第二定律热力学第二定律有多种表述方式，常见的有克劳修斯表述和开尔文表述。
克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。
开尔文表述：不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用功而不产生其他影响。
热力学第二定律揭示了热现象的方向性和不可逆性。
例如，热机在工作过程中，总是会有一部分能量以废热的形式散失到环境中，无法将所有的输入能量都转化为有用功。
热力学基础知识
第六章 热力学基础
2. 定压摩尔热容
(d Q) P CP M dT M mol
3. 理想气体的 CV 以及 CP 与 CV 的关系
对于理想气体，其内能为
E M i RT M mol 2
所以
(d Q)V dE i CV R M M dT dT 2 M mol M mol
第六章 热力学基础
一. 热容
很多情况下，系统与外界之间的热传递会引起系统本身温 度变化。温度的变化与所传递的热量的关系用热容量来表示。 热容量：在一定的过程中，系统温度升高一度所吸收的热量 称为该物体在给定过程中的热容量。
c dQ dT
比热：
当系统的质量为单位质量时，其热容量称为比热， 用小写 c 表示，单位 Jkg-1k-1。 摩尔热容：当系统的质量为 1 摩尔时，其热容量称为摩尔热容， 用大写 C 表示，单位 Jmol-1k-1。
吸热：
多方过程的摩尔热容：
Cn
Q E A
(d Q) n d E P dV P dV CV M M M dT dT dT M mol M mol M mol
多方过程方程两边求导，可得
nP dV V dP 0
P dV V dP M R dT M mol
气态方程两边求导，可得
等压过程 等温过程 绝热过程 等体过程
(P1/nV = 常数)
第六章 热力学基础
例. P216 例题 6-2
解：从状态 1 绝热膨胀到状态 2，根据绝热过程方程，有
T1 V1 1 T2 V2 1
可得
V1 1 T2 T1 ( ) V2
绝热过程 Q=0，由热一定律
M M 5 V1 1 A E CV (T1 T2 ) RT1 (1 1 ) 941 J M mol M mol 2 V2
热力学
1、相、相律、相图、零变量反应类型、Gibbs自由能能、化学势、活度、活度系数、焓、熵等相图与热力学的基础知识。
相：体系的内在性质在物理上和化学上都是均匀的部分，不同相之间由界面隔开。
相平衡：平衡体系各相温度相等；平衡体系各相压强相等；平衡体系中各相组分的化学势相等。
相律： F=C-P+2 F:自由度数，C:组元数，P:相数相图表达在平衡条件下环境约束(如温度和压力)、组分、稳定相态及相组成之间关系的几何图形。
相区接触法则：1、单相区和单相区只能有一个点接触，而不应有一条边界线；2、相邻相区的相数相差为1（点接触除外）；3、一个三相反应的水平线和三个两相区相遇，共有6条边界线；4、如有两个三相反应中有两个共同的相，则此两个共同的相组成两个三相水平线之间的两相区；5、所有两相区的边界线不应延伸到单相区，而应伸向两相区。
零变量反应：垂直截面、等温截面、液相投影面。
ΔG=ΔH－TΔS （Kj/mol) 吉布斯自由能吉布斯自由能又叫吉布斯函数，（英Gibbs free energy,Gibbs energy or Gibbs function; also known as free enthalpy）是热力学中一个重要的参量，常用G表示，它的定义是：G =U -TS + pV = H- TS，其中U是系统的内能，T是温度，S是熵，p是压强，V是体积，H是焓。
吉布斯自由能的微分形式是：dG = - SdT + Vdp + μdN，其中μ是化学势，也就是说每个粒子的平均吉布斯自由能等于化学势。
化学势多组分均相系统中，在等温等压并保持系统中其他物质的量都不变的条件下，系统的吉布斯由能随某一组分的物质的量的变化率。
G叫做吉布斯自由能。
因为H、T、S均为状态函数，所以G为状态函数ΔG叫做吉布斯自由能变吉布斯自由能的变化可作为恒温、恒压过程自发与平衡的判据。
吉布斯自由能改变量。
表明状态函数G是体系所具有的在等温等压下做非体积功的能力。
热力学
d Q (可逆) > ∫ T _____ T1
T2
d Q ( 不可逆 ) ∫ T T1
固体： 可逆） 固体：∆Ε（可逆） = 固体： （可逆） 固体： ∆S（可逆） = 填上＞，＝，＜ ＞，＝，＜号 （填上＞，＝，＜号）
∆E（不可逆）， （不可逆）， ∆ S（不可逆）． （不可逆）．
19
20
16. PV γ = 常量的方程（式中γ 为比热容比）是否可 常量的方程（ 为比热容比） 用于理想气体自由膨胀的过程？为什么？ 用于理想气体自由膨胀的过程？为什么？ 答：pVγ = 常量 的方程不适用于理想气体自由膨 胀的过程． 胀的过程． 这是因为：该方程只适用于准静态绝热过程， 这是因为：该方程只适用于准静态绝热过程， 准静态绝热过程 而理想气体的自由膨胀过程虽然是绝热的， 而理想气体的自由膨胀过程虽然是绝热的，但并非 准静态的． 准静态的．
1 dQ i CV = ( )V = R 2 ν dT
Q=0
CP =
1 dQ i ( )P = R + R 2 ν dT
3
CP i + 2 γ = = CV i
3.热力学过程 热力学过程 (1) 理想气体的等值过程，绝热过程 理想气体的等值过程， 准静态绝热过程
pV γ = C1
TV γ −1 = C 2
5
5. 熵 (1)玻尔兹曼熵 玻尔兹曼熵 (2)克劳修斯熵 克劳修斯熵
S = k ln Ω
SB − S A = ∫ dS = ∫
A B
dQ可逆 A T
B
微小的可逆过程有
dQ可逆 dS = T
(3) 熵增加原理 对孤立系 ∆S≥0 ≥ ∆S＞0：对孤立系的各种自然过程； ＞ ：对孤立系的各种自然过程； ∆S=0： 对孤立系的可逆过程。 ： 对孤立系的可逆过程。 这是一条统计规律。 这是一条统计规律。
热力学基础知识
二、压力 垂直作用在单位面积上的力称为压力，以符号P表示，这就 是物理学上所称的压强.按分子运动论的观点，压力是气体的 大量分子向容器壁面撞击所产生的平均结果。若气体作用在 器壁面积A上的垂直作用力为F，那么该壁上的压力为: P＝F/A 压力通常用各种压力计来测定。这些压力计的测量原理部是 建立在力的平衡的基础上。由于压力计本身处于大气压力Pb 作用下，因此压力计上测得的压力是工质的真实压力和大气 压力Pb的差值，是一个相对压力，称为表压力或工作压力， 用符号Pg表示，而工质的实际压力称绝对压力，用P表示。 P, Pg 和Pb之间的关系是： P＝Pb+Pg
热力学基础识
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第一节
热力学定律
一、热力学第零定律 定义：与第三个系统处于热平衡的两个系统，彼此也处于 热平衡。 热力学第零定律是进行体系测量的基本依据。1）、 可以通过使两个体系相接触，并观察这两个体系的性质是 否发生变化而判断这两个体系是否已经达到平衡。2）、 当外界条件不发生变化时，已经达成热平衡状态的体系， 其内部的温度是均匀分布的，并具有确定不变的温度值。 3）、一切互为平衡的体系具有相同的温度，所以，一个 体系的温度可以通过另一个与之平衡的体系的温度来表达； 或者也可以通过第三个体系的温度来表达。
t，c
w0 q2 T2 1 1 q1 q1 T1
即：
q2 q1 T2 T1
对于任意的可逆循环， 如图所示循环1A2B1。假 如用一组可逆绝热线将它分 割成无数个微元循环，当绝 热线间隔极小时，例如绝热 线ad与 bc 间隔极小，ab 段温度差极小，接近于定温 过程，同理cd段也是定温 过程，那么微元循环abcda。 就是由两个可逆绝热过程与 两个可逆定温过程组成的微 小卡诺循环。
热学基础知识资料
V2
举例：几种特殊热力学过程的功的计算
p
1
A
V2
V1
pdV
2
等容过程：
A等容 = 0
等压过程： A等压 = p(V2-V1)
0
3
V
理想气体等温过程：
A等温 pdV V
1
V3
V3
RT
V1
V3 dV RT ln V1 V
pV RT
四. 热量
系统和外界温度不同，就会传热，或称能量交换， 热量传递 也可以改变系统的状态。 传热过程中所传递的能量的多少叫热量，以Q(或 Q )表示， 热量传递的方向用Q的符号表示。 > 0 表示系统从外界吸热； < 0 表示系统向外界放热。
n个方程相加得：
( p1 p2 pn )V (v1 v2 vn ) RT
道尔顿分压定理
n n
令
p pi v vi
1 1
pV vRT
形式不变
§6.3 热力学第一定律
一. 准静态过程 一个热力学系统处于平衡态(即静态)，可用状态参 量P、T、V来定量地加以描述。 当系统的状态随时间变化时，我们就说系统在经历一 个热力学过程，简称过程。 u 例：推进活塞压缩汽缸内的气体时， 气体的体积、密度、温度、压强都 将变化，在过程中的任意时刻，气 体各部分的密度、压强、温度都不 完全相同。因而，原则上讲，任意时刻，系统作为一个整体， 无法用统一的状态参量来描述其状态. 一个过程，如果任意时刻的中间态都无限接近于一个 平衡态，则此过程为准静态过程。显然，这种过程只 有在进行的 “ 无限缓慢 ” 的条件下才可能实现。
§6.1 热学基础知识概述 热学：包括热力学（宏观）和统计物理（微观） 一. 热现象
热力学基础知识简化
多级抽汽回热循环
• 采用从汽轮机的适当部位抽出的,尚未完全 膨胀的蒸汽去回热器中加热低温冷凝水, 该 抽汽不经过凝汽器，没有向冷源放热，达 到了提高热效率的目的，这种循环称为抽 汽回热循环。现代大中型蒸汽动力装置均 采用回热循环，抽汽的级数从 2 、 3 级最 多达 7 、 8 级，参数越高、容量越大的机 组，回热级数越多。
热力学基础知识
整理
物理除氧法－热力除氧
• 物理除氧法用得最广泛的是热力除 氧。这种方法成本低，不但能除去 水中溶解的氧气，还可除去水中溶 解的其他不凝结气体，且没有任何 残留物质。因此除核电站外所有火 电厂都无例外地用它。
二、热力除氧原理
• 热力除氧原理是以亨利定律和道尔 顿定律作为理论基础的。 • 亨利定律指出：在一定温度下，当 溶于水中的气体与自水中离析的气 体处于动平衡状态时，单位体积水 中溶解的气体量和水面上该气体的 分压力成正比。
( 2-11 )
• 设ｒ时间内，在开口系统入口（或出口）处，有质量为 m 的工质流入（或流出），则伴随这部分工质进入（或 离开）系统的能量为( 2-11 ) • 式（ 2 一11）中， u 和 pv 均为状态参数，仅取决于工质 的状态。 U内能,pv推动功 • 为了数学上的方便，定义 U + pV 为焓，用符号 H 表示， 单位是 J 或 kJ ； 即H=U + pV ( 2 -12 ) • 单位工质的焓称为比焓，用符号 h 表示，单位是 J / kg 或 kJ / kg 。 • 解读为工质含有、可带入带出的能量。
热电联产
• 同时供热和供电的动力循环称为热电循环， • 实施热电循环的发电厂称为热电厂
• 背压式热电循环流程示意图 9-17 图 9-16 背压式热电循环T-S图
热力学基础知识点
热力学基础知识点1、热力学特性–焓焓是热力学系统的一个特性，其计算公式为：系统内部能量加上系统内气体压力与容积的乘积。
物理意义：单位质量所增加或移走的热量就是物质的焓的变化量。
它的符号为“∆h”。
即h = E + pVh = 焓E = 内部能量p = 压力V = 容积焓的单位千焦/千克- kJ/kg英国热量单位/磅- BTU/lb2、热力学特性–熵在不做功的情况下向物质转移能量，就能增强物质的混乱程度。
这叫做物质的熵。
混乱程度越高，熵就越大。
在不施加功的情况下，这种混乱状态是不可逆的（即无法回到原来的次序）。
例如：1、在不做功的情况下转移能量，能使冰融化成水，但在不施加功的情况下，无法让水重新变成冰。
2、一盒新的扑克牌，所有牌都是依次排列。
通过洗牌，可以打乱牌的顺序。
现在取一盒顺序混乱的扑克牌，然后洗牌。
扑克牌无法回到原来的顺序。
3、拿一罐空气清新剂，按下按钮。
空气清新剂从罐中喷出，飘散到房间四周。
现在想象一下，将空气清新剂收集起来，重新放回罐子里。
做不到，对不对？∆S = Q/TQ = 吸收的热量T = 温度熵的单位千焦/千克•开氏度- kJ/kg.K英国热量单位/磅。
兰氏温标。
- BTU/lb.R2纯物质的特性纯物质的特性可以绘制成图表。
1、压力–温度图（P - T 图）2、温度–熵图（T - S 图）3、温度–焓图（T - h 图）4、压力–焓图（P - h 图）注意：压力–焓图经常用于制冷和空调系统。
现在举例如下：1、温度–焓图（T-h 图）水的温度–焓图水的温度–焓图（不同压力）2、压力–温度图（CO2 相态图）CO2 的压力–温度图3、压力–焓图（P-h 图）4、压力–焓图（P-h 图）1、压力-焓图是纯物质的特性图。
2、图中包含物质的一些更为重要的特性，例如温度、压力、比容、密度、比热、焓或熵。
5、P-h 图和Log(P)-h 图3压力–焓图（Log(P)-h 图）1、压焓图概述1）、图中有三个区域，分别表示液体-混合物- 蒸气2）、这些区域用蓝色的半圆形曲线隔开，这条曲线叫做饱和曲线。
热力学基础知识
热力学基础知识热力学是物理学的一个分支，研究热现象和热能转化的规律。
在我们生活中，也可以看到许多与热力学有关的现象，比如汽车引擎的工作、空调的制冷、发热体的加热等等。
在接下来的文章中，我们将深入了解一些热力学的基本概念和原理。
一、热力学的基本概念1. 温度和热量温度是描述物体热度的物理量，单位是摄氏度（℃）、开尔文（K）、华氏度（℉）等。
热量是指热能的转移量，单位是焦耳（J）、卡路里（cal）等。
两者的联系可以用下面的公式表示：Q=m×c×ΔT其中，Q表示热量，m表示物体质量，c表示物体的热容量，ΔT表示物体温度变化量。
此外，还有一个重要的物理量叫做热力学摩尔容量，指的是单位量物质在温度变化1K时所吸收的热量，单位是焦/摩尔-开尔文（J/mol-K）。
2. 热力学第一定律热力学第一定律也叫做能量守恒定律，指的是能量不能被创造或毁灭，只能从一种形式转化为另一种形式，并且总能量守恒。
从热观点来看，热量也是一种能量，因此热能也具有守恒性质。
3. 热力学第二定律热力学第二定律是一个非常重要的定律，它规定了热能转化的方向性，即热量只能从高温物体流向低温物体，不可能反向。
这个定律也成为热力学的增熵定律，指的是一个孤立系统的熵（混乱度）只可能增加，而不可能减小。
二、热力学的应用1. 热力学循环热力学循环是指通过对气体或液体的加热或冷却来产生机械功或者热量，再将剩余的热量排放到外界，从而实现能量转化的过程。
熟悉汽车工作原理的人应该都知道，汽车引擎就是一种热力学循环系统，通过燃烧汽油来加热气体，从而产生机械功驱动车轮，同时排放废气。
2. 热力学平衡当物体的温度相同时，此时物体达到了热力学平衡，它们之间的热量不再交换。
但是，这并不意味着温度相同的两个物体一定热力学平衡。
比如，在室内放着一瓶冰水和一只热汤的碗，虽然它们的温度都是20℃，但是它们内部的热量分布不同，因此不能说它们处于热力学平衡状态。
热力学基础知识
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热力学知识 沸腾、沸点
2020/4/2
沸腾：一定压力下,液体被加热到某一温度时, 其内部汽泡上升到液体表面且冲出液 面而产生大量蒸汽，液体表面产生强 烈的汽化现象。
沸腾是蒸发现象的剧烈表现。
沸点：一定压力下，液体沸腾时的温度。
液体沸点与压力密切相关。
例如：1个大气压条件下，水的沸点为100℃， 而6.5mmHg压力时，仅为5℃。
在实际工程应用中，人们通常习惯于把压强称 为压力。
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热力学知识
大气压力
2020/4/2
指环绕地球的空气层在地球单位表面 积上形成的压力。
大气压力不仅与海拔高度有关，还随 季节、气候的变化稍有差别。
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热力学知识
标准大气压力
2020/4/2
指纬度45°的海平面上大气的常年平均压 力，其值为760mmHg。
表压力
绝对 压力
ห้องสมุดไป่ตู้
大气 压力
0 Pa
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热力学知识
温度
2020/4/2
度量物体冷热程度的物理量。
温度是物体分子运动的结果，温度的高低用温标 表示。
常用的温标有摄氏温标(℃)和华氏温标(℉)。
在标准大气压下，以水的结冰温度作为 0℃，沸 腾温度作为100℃，中间分成100等分，每一等分 为一摄氏度。
2020/4/2
n 热的辐射： 热辐射依靠物体表面发射可见和不可见的射线（电磁波） 传递能量。
n 热辐射不依靠物质的接触而进行热量传递。 n 热辐射过程伴随着能量形式的两次转化，即发射物体的部
分内能转化为电磁波能发射出去，接受物体表面吸收时， 电磁波能又转化为内能。 n 一切物体只要其温度T＞0 K，都会不断地发射热射线。 n 即使各个物体的温度相同，辐射换热仍然在不断进行，只 是每一物体辐射出去的能量，等于吸收的能量，处于动平 衡状态，辐射换热量等于零。
热力学基础知识
温标度量温度的标尺称为温标，有华氏温标、摄氏温标和热力学温标等。
我国法定计量单位规定采用的温标为摄氏温标和热力学温标，而欧美国家则采用华氏温标。
(1)华氏温标1714年德国人法勒海特(Fahrenheit)以水银为测温介质，制成玻璃水银温度计，选取氯化铵和冰水的混合物的温度为温度计的零度，人体温度为温度计的100度，把水银温度计从0度到l00度按水银的体积膨胀距离分成100份，每一份为1华氏度，记作“1℉”。
按照华氏温标，则水的冰点为32℉，沸点为212℉。
(2)摄氏温标1740年瑞典人摄氏(Celsius)提出在标准大气压下，把水的冰点规定为0度，水的沸点规定为100度。
根据水这两个固定温度点来对玻璃水银温度计进行分度。
两点间作100等分，每一份称为1摄氏度。
记作1℃。
摄氏温度和华氏温度的关系:华氏度比摄氏度较小,一华氏度等于5/9摄氏度.华氏温度和摄氏温度换算公式是：华氏温度F=摄氏温度×1.8+32 F = 1.8t + 32 （℉）摄氏度t=（华氏度F-32）÷1.8 t = (F-32) ÷1.8 （℃）2.热力学温标1848年由开尔文(Ketvin)提出的以卡诺循环(Carnot cycle)为基础建立的热力学温标，是一种理想而不能真正实现的理论温标，它是国际单位制中七个基本物理单位之一。
该温标为了在分度上和摄氏温标相一致，把理想气体压力为零时对应的温度——绝对零度（是在实验中无法达到的理论温度，而低于0 K的温度不可能存在）与水的三相点(纯冰、纯水、水蒸气彼此处于平衡共存状态的温度)温度分为273.16份，每份为1 K (Kelvin) 。
水的冰点用绝对温度表示为237.15K，沸点为373.15K。
热力学温标也称为绝对温度、开氏温度，通常用符号T表示，单位为“K”。
绝对温度与摄氏温度的关系:T=237.15+t （K）热力学基础知识热从温度高的物体传到温度低的物体，或者从物体的高温部分传到低温部分，这种现象叫做热传递。
热力学基础
汽液平衡，饱和压力、饱和温度
2、定压加热汽化过程
五种状态；
干度；
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
● 饱和状态 (Saturated state) 当汽化速度 = 液化速度时，宏观上气、液两相保持 一定的相对数量，系统处于动态平衡—饱和状态。
◇ 饱和温度，ts (Ts) —饱和状态的温度
◇ 饱和压力，ps— 饱和状态的压力
t=ts
t>ts
干度（dryness）
定义：湿蒸汽中干饱和蒸汽的质量分数，用x表示。
干度x＝
湿蒸汽中含干蒸汽的质量 湿蒸汽的总质量
x m汽 m汽 m液
饱和水
x＝0
湿饱和蒸汽 0<x<1
干饱和蒸汽 x＝1
● 湿度 y=1–x 表示湿蒸汽中饱和水的含量。
第五节 水蒸气
• 预热阶段：未饱和水区
• 气化阶段：饱和水区（湿蒸汽区）
• 准平衡过程 特点：自动恢复；实线示图；
• 可逆过程 特点：准平衡过程+ 无能量耗散； 实际过程均为不可逆过程；
★ 可逆过程熵的变化： 系统吸热 q 0, ds 0 熵增； 系统放热 q 0, ds 0 熵减； 绝热过程 q 0, ds 0 熵不变。
(可逆绝热过程）
可逆绝热过程又称等熵过程。
（表明与实际气体的区别）
（2) 状态方程式：
pv= RgT 2、理想气体的比热
定义：单位物量的工质，温度升高或降低一度所吸收 的热量。
c = (δq/dT)
注意：三种不同单位。
第三节 理想气体
3、定容比热、定压比热：
cv= (∂u/∂T)v = du/dT (理想气体)
热力学基础知识热力学系统和热平衡
热力学基础知识热力学系统和热平衡热力学是研究能量转化和传递规律的一门科学，其基础知识对于理解和分析热力学系统以及热平衡起着至关重要的作用。
本文将介绍热力学系统的基本概念，并探讨热平衡的条件及其意义。
一、热力学系统热力学系统是指研究对象，可以是一个物质样品、一个装置或者一个自然界中的一部分。
热力学系统由系统与环境组成。
系统是我们感兴趣的部分，环境则是与系统相互作用的背景。
根据系统与环境的交换方式，热力学系统可分为封闭系统、开放系统和隔绝系统。
封闭系统是与环境相互独立的系统，不与环境交换物质，但能与环境交换能量。
开放系统是与环境交换能量和物质的系统，比如液体通过管道流入系统或者系统中的气体通过排放口排出。
隔绝系统是与环境既不交换能量也不交换物质的系统，它处于完全孤立状态。
二、热平衡的条件热平衡是热力学系统中的一个重要概念，指的是系统的宏观性质保持不变，且系统与环境之间不存在净的能量交换。
热平衡的条件有两个：热平衡条件和力学平衡条件。
热平衡条件是指系统与环境之间不存在温度梯度，即系统内各处的温度是均匀的。
当系统达到热平衡时，系统内不同部分之间的温度相等，并且与环境之间的温度也相等。
这是因为温度本质上是物体内分子平均动能的度量，当物体处于热平衡状态时，分子的能量分布均匀，不存在能量的净流动。
力学平衡条件是指系统中各部分的压强相等，系统内不出现压力梯度。
在力学平衡状态下，系统内部的力相互平衡，不存在净的力的作用。
这是因为压力是由分子的碰撞引起的，当系统处于力学平衡状态时，分子间的碰撞平衡，不存在净的压力传递。
三、热平衡的意义热平衡是热力学系统中的一个重要概念，具有重要的意义和应用价值。
首先，热平衡是研究系统性质和行为的基础。
只有在热平衡条件下，热力学系统的性质才能被准确地描述和分析，从而建立起热力学的基本理论框架。
在实际应用中，通过控制系统的温度和压力等条件，可以使系统处于热平衡状态，从而研究系统的热力学性质和物理行为。
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热力学的基础知识热力学的基础知识1、水和水蒸汽有哪些基本性质？答：水和水蒸汽的基本物理性质有：比重、比容、汽化潜热、比热、粘度、温度、压力、焓、熵等。
水的比重约等于1（t/m3、kg/dm3、g/cm3）蒸汽比容是比重的倒数，由压力与温度所决定。
水的汽化潜热是指在一定压力或温度的饱和状态下，水转变成蒸汽所吸收的热量，或者蒸汽转化成水所放出的热量，单位是：KJ/Kg。
水的比热是指单位质量的水每升高1℃所吸收的热量，单位是KJ/ Kg·℃，通常取4.18KJ。
水蒸汽的比热概念与水相同,但不是常数，与温度、压力有关。
2、热水锅炉的出力如何表达？答：热水锅炉的出力有三种表达方式，即大卡/小时（Kcal/h）、吨/小时(t/h)、兆瓦（MW）。
（1）大卡/小时是公制单位中的表达方式，它表示热水锅炉每小时供出的热量。
（2）"吨"或"蒸吨"是借用蒸汽锅炉的通俗说法，它表示热水锅炉每小时供出的热量相当于把一定质量（通常以吨表示）的水从20℃加热并全部汽化成蒸汽所吸收的热量。
（3）兆瓦(MW)是国际单位制中功率的单位，基本单位为W （1MW=106W）。
正式文件中应采用这种表达方式。
三种表达方式换算关系如下：60万大卡/小时（60×104Kcal/h）≈1蒸吨/小时〔1t/h〕≈0.7MW3、什么是热耗指标？如何规定？答：一般称单位建筑面积的耗热量为热耗指标，简称热指标，单位w/m2,一般用qn表示，指每平方米供暖面积所需消耗的热量。
黄河流域各种建筑物采暖热指标可参照表2-1上表数据只是近似值，对不同建筑结构，材料、朝向、漏风量和地理位置均有不同，纬度越高的地区，热耗指标越高。
4、如何确定循环水量？如何定蒸汽量、热量和面积的关系？答：对于热水供热系统，循环水流量由下式计算：G=[Q/c(tg-th)]×3600=0.86Q/(tg-th)式中：G - 计算水流量，kg/hQ - 热用户设计热负荷，Wc - 水的比热，c=4187J/ kgo℃tg﹑th－设计供回水温度，℃一般情况下，按每平方米建筑面积2~2.5 kg/h估算。
对汽动换热机组，由于供回水温差设计上按20℃计算，故水量常取2.5 kg/h。
采暖系统的蒸汽耗量可按下式计算：G=3.6Q/r + ⊿h式中：G - 蒸汽设计流量，kg/hQ - 供热系统热负荷，Wr - 蒸汽的汽化潜热，KJ/ kg⊿h - 凝结水由饱和状态到排放时的焓差，KJ/ kg在青岛地区作采暖估算时，一般地可按每吨过热蒸汽供1.2万平方米建筑。
5、系统的流速如何选定？管径如何选定？答：蒸汽在管道内最大流速可按下表选取：单位：（m/s ）蒸汽管径应根据流量、允许流速、压力、温度、允许压降等查表计算选取。
6、水系统的流速如何选定？管径如何选定？答：一般规定，循环水的流速在0.5~3之间，管径越细，管程越长，阻力越大，要求流速越低。
为了避免水力失调，流速一般取较小值，或者说管径取偏大值，可参考下表：在选择主管路的管径时，应考虑到今后负荷的发展规划。
13、面式热交换器有哪些形式？其原理、优缺点各为何？答：面式热交换器的主要形式有：管壳式换热器、板式换热器、热管式换热器等。
它可细分成很多形式，其共同的缺点：体积大，占地大、投资大，热交换效率低（与混合式比较），寿命短；它们的优点是凝结水水质污染轻，易于回收。
14、普通的混合式热交换器有什么缺点？答：普通的混合式热交换器，蒸汽从其侧面进入，水循环完全靠电力实现，它虽具有体积小、热效率高的优点，但存在下列缺点：1、不节电，任何情况下都不能缺省循环水泵；2、不稳定，当进汽压力较低，或进水压力较高时，皆会出现剧烈的振动和噪声；3、同样，也存在凝结水回收难的问题。
15、供热系统常用到哪几种阀门，各有什么性能？答：供热系统常用到的阀门有：截止阀、闸阀（或闸板阀）、蝶阀、球阀、逆止阀（止回阀）、安全阀、减压阀、稳压阀、平衡阀、调节阀及多种自力式调节阀和电动调节阀。
其中截止阀：用于截断介质流动，有一定的节调性能，压力损失大，供热系统中常用来截断蒸汽的流动，在阀门型号中用"J"表示截止阀闸阀：用于截断介质流动，当阀门全开时，介质可以象通过一般管子一样，通过，无须改变流动方向，因而压损较小。
闸阀的调节性能很差，在阀门型号中用"Z"表示闸阀。
逆止阀：又称止回阀或单向阀，它允许介质单方向流动，若阀后压力高于阀前压力，则逆止阀会自动关闭。
逆止阀的型式有多种，主要包括：升降式、旋启式等。
升降式的阀体外形象截止阀，压损大，所以在新型的换热站系统中较少选用。
在阀门型号中用"H"表示。
蝶阀：靠改变阀瓣的角度实现调节和开关，由于阀瓣始终处于流动的介质中间，所以形成的阻力较大，因而也较少选用。
在阀门型号中用"D"表示。
安全阀：主要用于介质超压时的泄压，以保护设备和系统。
在某些情况下，微启式水压安全阀经过改进可用作系统定压阀。
安全阀的结构形式有很多，在阀门型号中用"Y"表示。
16、除污器有什么作用？常安装于系统的什么部位？答：除污器的作用是用于除去水系统中的杂物。
站内除污器一般较大，安装于汽动加热器之前或回水管道上，以防止杂物流入加热器。
站外入户井处的除污器一般较小，常安装于供水管上，有的系统安装，有的系统不安装，其作用是防止杂物进入用户的散热器中。
新一代的汽动加热器自带有除污器17、有时候发现有的用户暖气片热而有的不热，何故？如何解决？答：这叫作系统水力失调，导致的原因较复杂，大致有如下原因：（1）管径设计不合理，某些部位管径太细；（2）有些部件阻力过大，如阀门无法完全开启等；（3）系统中有杂物阻塞（4）管道坡度方向不对等原因使系统中的空气无法排除干净；（5）系统大量失水；（6）系统定压过低，造成不满水运行；（7）循环水泵流量，扬程不够；要解决系统失调问题，首先要查明原因，然后采取相应措施18、汽暖和水暖各有什么优缺点？答：汽暖系统虽有投资省的优点，但能源浪费太大，据权威部门测算，汽暖比水暖多浪费能源约30%，因此近年汽暖方式正逐步被淘汰。
汽暖浪费能源主要表现在：(1)国内疏水器质量不过关，使用寿命短，性能差，汽水一块排泄；(2)管系散热量大，除工作温度高的原因外，保温破坏，不及时维修也是原因之一；(3)系统泄漏严重，同样的泄漏面积，蒸汽带出的热量比水大得多。
汽暖除了不经济之外，还不安全，易发生人员烫伤和水击暴管事故。
很多系统运行中伴随有振动和水击声，影响人的工作和休息。
另外，汽暖房间空气干燥，让人感到不舒适。
水暖系统虽适当增加了投资，但克服了上述弊端。
7、水系统的空气如何排除？存在什么危害？答：水系统的空气一般通过管道布置时作成一定的坡度，在最高点外设排气阀排出。
排气阀有手动和自动的两种，管道坡度顺向坡度为0.003，逆向坡度为0.005。
管道内的空气若不排出，会产生气塞，阻碍循环，影响供热。
另外还会对管路造成腐蚀。
空气进入汽动加热器会破坏工作状态，严重时造成事故。
8、系统的失水率和补水率如何定？失水原因通常为何？答：按照《城市热力网设计规范》规定：闭式热力网补水装置的流量，应为供热系统循环流量的2%，事故补水量应为供热循环流量的4%。
失水原因：管道及供热设施密封不严，系统漏水；系统检修放水；事故冒水；用户偷水；系统泄压等。
9、水系统的定压方式有几种？分别是如何实现定压的？系统的定压一般取多少？答：热水供热系统定压常见方式有：膨胀水箱定压、普通补水泵定压、气体定压罐定压、蒸汽定压、补水泵变频调速定压、稳定的自来水定压等多种补水定压方式。
采用混合式加热器的热水系统应采用溢水定压形式。
（1）膨胀水箱定压：在高出采暖系统最高点2-3米处，设一水箱维持恒压点定压的方式称为膨胀水箱定压。
其优点是压力稳定不怕停电；缺点是水箱高度受限，当最高建筑物层数较高而且远离热源，或为高温水供热时，膨胀水箱的架设高度难以满足要求。
（2）普通补水泵定压：用供热系统补水泵连续充水保持恒压点压力固定不变的方法称为补水泵定压。
这种方法的优点是设备简单、投资少，便于操作。
缺点是怕停电和浪费电。
（3）气体定压罐定压：气体定压分氮气定压和空气定压两种，其特点都是利用低位定压罐与补水泵联合动作，保持供热系统恒压。
氮气定压是在定压罐中灌充氮气。
空气定压则是灌充空气，为防止空气溶于水腐蚀管道，常在空气定压罐中装设皮囊，把空气与水隔离。
气体定压供热系统优点是：运行安全可靠，能较好地防止系统出现汽化及水击现象；其缺点是：设备复杂，体积较大，也比较贵，多用于高温水系统中。
（4）蒸汽定压：蒸汽定压是靠锅炉上锅筒蒸汽空间的压力来保证的。
对于两台以上锅炉，也可采用外置膨胀罐的蒸汽定压系统。
另外，采用淋水式加热器和本公司生产的汽动加热器也可以认为是蒸汽定压的一种。
蒸汽定压的优点是：系统简单，投资少，运行经济。
其缺点是：用来定压的蒸汽压力高低取决于锅炉的燃烧状况，压力波动较大，若管理不善蒸汽窜入水网易造成水击。
（5）补水泵变频调速定压：其基本原理是根据供热系统的压力变化改变电源频率，平滑无级地调整补水泵转速而及时调节补水量，实现系统恒压点的压力恒定。
这种方法的优点是：省电，便于调节控制压力。
缺点是：投资大，怕停电。
（6）自来水定压：自来水在供热期间其压力满足供热系统定压值而且压力稳定。
可把自来水直接接在供热系统回水管上，补水定压。
这种方法的优点是显而易见的，简单、投资和运行费最少；其缺点是：适用范围窄，且水质不处理直接供热会使供热系统结垢。
（7）溢水定压形式有：定压阀定压、高位水箱溢水定压及倒U型管定压等。
运行中，系统的最高点必然充满水且有一定的压头余量，一般取4m左右。
由于系统大都是上供下回，且供程阻力远小于回程阻力，因此，运行时，最高点的压头高于静止时压头。
因此，静态定压值可适当低一些，一般为1~4m为宜。
最大程度地降低定压压值，是为了充分利用蒸汽的做功能力。
10、运行中如何掌握供回水温度？我国采暖系统供回水温差通常取多少？答：我国采暖设计沿用的规定：供水温度95℃，回水温度70℃，温差为25℃。
但近年来，根据国内外供热的先进经验，供回水温度及温差有下降趋势，设计供回水温度有取80/60℃，温差20℃的。
11、什么是比摩阻？比摩阻系数通常选多少？水系统的总阻力一般在什么范围？其中站内、站外各为多少？答：单位长度的沿程阻力称为比摩阻。
一般情况下，主干线采取30～70Pa/m，支线应根据允许压降选取，一般取60～120Pa/m，不应大于300 Pa/m。
一般地，在一个5万m2的供热面积系统中，供热系统总阻力20 ～25m水柱，其中用户系统阻力2～4m，外网系统阻力4～8m水柱，换热站管路系统阻力8～15m水柱。