Fundamentals of thermodynamics：热力学基本原理
FundamentalsofEngineeringThermodynamics第八版教学设计 (2)
Fundamentals of Engineering Thermodynamics 第八版教学设计课程简介本课程为大学全日制本科生工程热力学基础课程，主要介绍热力学原理、状态方程、热力学过程、热力学第一定律和第二定律等基本知识，以及应用热力学的各种方法和技术。
教材为《Fundamentals of Engineering Thermodynamics》第八版，作者为Michael J. Moran、Howard N. Shapiro、Dsie D. Boettner和Margaret B. Bley。
其目的是帮助学生掌握基本的热力学概念，发展其分析和解决实际工程问题的能力。
教学目标1.掌握基本的热力学概念，包括热力学原理、状态方程、热力学过程、热力学第一定律和第二定律等；2.熟悉应用热力学的各种方法和技术，包括汽车轮机、船舶、建筑、发电厂等；3.提高学生分析和解决实际工程问题的能力，培养其工程实践能力。
教学内容第一章热力学基本概念1.热力学的定义和分支学科2.宏观和微观热力学3.系统和控制体4.热气体状态方程第二章热力学第一定律1.热力学第一定律的描述和应用2.热力学内能和焓的概念3.工作和热交换系统第三章热力学第二定律1.热量不能完全转化为工作的原因2.热力学温标和热力学效率3.可逆和不可逆过程第四章热循环技术1.热力学循环过程2.循环效率和制冷效率3.汽车轮机、船舶和飞机发动机的循环过程第五章恒稳过程热力学基本方程1.恒稳过程和能量方程2.热力学性质的测量3.热力学基本方程的应用第六章热力学方程的分析方法1.热力学基本方程的变形2.物性数据的方程形式3.热力学过程的合成和分解第七章多组分介质热力学1.多组分和多相介质的特性2.辅助热力学函数3.化学反应和相平衡教学方法1.理论讲授：通过讲授热力学基本理论和公式等，让学生了解和掌握基本热力学知识。
2.实验探究: 基于热力学知识，进行多组分和多相介质等实验，教会学生运用实验方法检测分析物质特性。
工程热力学第二版教学大纲
工程热力学第二版教学大纲课程介绍本课程主要针对工程热力学第二版一书内容进行讲解，是热力学领域中的一门基础课程。
本课程将深入讲解热力学的基本概念和原理，包括热力学第一定律、第二定律、热力学循环和熵等概念，以及各种热力学过程的计算方法和原理。
课程目标1.理解热力学的基本概念和原理。
2.掌握各种热力学过程的计算方法和原理。
3.理解热力学在实际工程中的应用。
4.培养学生对问题的分析和解决能力。
教学内容第一部分：热力学基础概念1.热力学的基本概念和定义。
2.系统和界面。
3.温度和热量。
4.热力学第一定律。
第二部分：热力学第一定律的应用1.定容过程和定压过程。
2.等温过程和绝热过程。
3.热力学循环和循环效率。
第三部分：熵和热力学第二定律1.热力学第二定律的表述。
2.卡诺循环和卡诺定理。
3.熵的概念和性质。
4.热力学第三定律。
第四部分：热力学应用1.热力学在化学反应中的应用。
2.热力学在工程中的应用。
3.热力学在材料科学中的应用。
教学方式采用课堂讲解、案例分析和练习题解析相结合的方式进行教学。
同时，在教学过程中，鼓励学生提出问题，加强互动和讨论，提高学生的学习效果。
课程评估1.平时成绩（出勤情况、作业完成情况等）占30%。
2.期中考试占30%。
3.期末考试占40%。
参考书目1.Cengel, Yunus A., and Michael A. Boles. Thermodynamics: an engineering approach. 8th ed. New York: McGraw-Hill Education, 2015.2.Moran, Michael J., and Howard N. Shapiro. Fundamentals of engineering thermodynamics. 7th ed. Hoboken, NJ: Wiley, 2010.3.Callen, Herbert B. Thermodynamics and an introduction to thermostatistics. 2nd ed. New York: Wiley, c1985.注意事项1.本课程须遵循学校的教学规范和纪律要求。
二章化学热力学初步Thermodynamics
QP H
其中P、V、U均为状态函数，其组合(U+PV)必为状 态函数(H)，给一名称叫焓，容量性质,其变化(ΔH)只 与始、终态有关与过程进行的途径无关。
结论:等压过程中，体系吸收的热(QP)全部用来增加体系的焓(ΔH)。
通常情况下，大多反应反应是在恒压下进行，常用Q代替QP
H Q U P (V 2 V 1)
三、过程与途径(Process & Path) 过程：体系状态发生变化。 途径：完成过程的具体步骤。 1、等温过程(人为变温) 2、等压过程(敞口容器) 3、等容过程(密闭容器) 4、多变过程(拆分处理)
第二节 热力学第一定律 一、热和功（Heat & Work）
1、热（Q）：由于温差引起的能量传递形式。 恒压热效应（QP） 恒容热效应（QV）
终态。反应物和产物内能总和是不同的，反应后，体系总 内能会发生改变。其改变量是以热和功的形式表现出来的。 这就是反应热产生的原因。
1、等容反应热（QV） 等容下反应ΔV=0，则体系不做体积功W=0。
Q V U W U 0 U
QV U
结论:等容过程中，体系吸收的热(QV)全部用来增加体系的内能(ΔU)
2、功（W）：除热以外的其它量传递形式叫功。 体积功：体系体积变化反抗外力的 功（膨胀功）。 非体积功（电功、表面功）
注意：1、一般，化学反应中体系只作体积功。 2、热和功不是状态函数。因为其大小 与过程进行的途径有关。
二、热力学能（Thermodynamics energy) 内能（U）：又称热力学能，指物质内部 所蕴藏的各种能量形式的总和(如核能， 分子平动、转动、振动能)。内能的绝对 值无法知道，但这不影响讨论问题，就象 不知绝对高度一样。我们只需知道其变化 值（△U )就够了。 注意：内能是状态函数。其变化值只与始 终态有关，与过程进行的途径无关。
材料热力学1.热力学的基本规律.吴申庆
孤立体系（隔绝体系Isolated system）： 体系与环境之间没有任何物质或能量的交 换。
封闭体系（关闭体系Closed system）：体 系与环境之间只有能量交换而无物质交换。 如研究热处理过程的钢块。
开放体系（散开体系Open system ）：体 系与环境既有物质交换又有能量交换。如 研究钢炉内的钢水。
本课程主要内容
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热力学的基本原理 Basic Principle of Thermodynamics 统计热力学基础 Basic Concepts of Statistical Thermodynamics 熵与结构 Entropy and Alloy Structure 溶液热力学 Solution Thermodynamics 表面能与界面能 Surface Energy and Interfacial Energy 界面交接与润湿过程 Interface Connection and Wetting Process 分散体系热力学 Dispersion System Thermodynamics 吸附过程 Adsorption Thermodynamics 界面化学反应 Interfacial Chemical Reaction 研究实例 Research examples
材料热力学
Thermodynamic of Materials
吴申庆 2012.2
吴申庆简介
•东南大学材料科学与工程学院教授，博 士生导师. •主要科研方向:新材料、复合材料、铸造 合金、材料加工过程中的表面及界面现象 . •曾兼任中国复合材料学会荣誉理事，中 国机械工程学会铸造专业学会常务理事、 复合材料委员会主任委员，江苏省铸造学 会理事，“特种铸造和有色合金”杂志编 委会副主任，”China Fundry”,“铸造”杂 志编委等 E-mail:wushenqing88@
热力学(thermodynamics)可以被定义成与能量有关的科学...
熱力學熱力學(thermodynamics)可以被定義成與能量有關的科學。
在工程中常常需要應用到熱力學知識，例如在工程師設計及製造蒸汽廠，以做為動力來源或輪機引擎，使它成為現代飛機的推進器，為了要設計這些設備，他們必須對熱力學有一整體的認識並能夠去應用它。
熱力學可被認為是一門工程科學，由於能量的使用及轉換在現代社會中是必須的，所以在工程師的教育中，熱力學的知識是不可或缺的。
熱力學絕大部分是在考慮將熱轉換成功，所謂熱（heat），事實上就是熱能，經由燃料的燃燒或核子反應爐，熱能可以被釋放出來。
某些熱能可以被傳遞成熱以被轉換成為功，功則可能以旋轉軸所形成的動力，或飛機引擎所產生的推力型式出現。
可以對熱力學作ㄧ更適切的定義：熱力學是一門與熱能轉變成機械功有關的工程科學。
為了要分析熱功轉換，狀況下流體的行為，而且熱傳遞主要是由於溫度差異，所以也必須了解熱傳遞。
熱力學的發展在本世紀初期，熱的觀念引起極大的爭論，較受歡迎的是，將熱當成一種無色無味的流體，並稱之為“Caloric”，當一物體充滿“Caloric”時，他變成飽和。
後來，卡諾從熱的觀念提出只要是引擎必有熱的損耗，在1824年，卡諾（Carnot）並明確地陳述所謂的熱力學第二定律的觀念；就是熱機的熱效率必低於100％。
在西元1840年，焦耳（Joule）作了精確的實驗發現：熱並不是流體，而是一種型式能量，因此熱也能轉換成其他型式的能量。
這項結果導致熱力學第一定律（能量守恆）能夠被發現。
更特別的是，由熱力學第一定律，我們知道在一引擎中，熱可轉換為功或功可因摩擦轉為熱，因此在工程熱力分析中，第一及第二定律可視為熱力學的基礎。
西元1848年，克耳文（Kelvin）利用卡諾有關熱機熱效率的結論提出絕對溫標的觀念，絕對溫標是以攝氏溫標作基礎並命名為克氏溫標以紀念其貢獻。
克耳文也是第一個將這門科學定義為熱力學的人。
對英國工程師而言，威廉冉肯（Rankine）是第一個將工程熱力學寫成教科書的人，名為「蒸汽機和其他主要動力機手冊」（Manual of Steam Engine and other Prime Movers），首先於西元1859年出版，直到20世紀初仍在出版。
Laws of Thermodynamics
Laws of Thermodynamics热力学定律热力学定律是研究能量转化和热量传递的基本原理。
它们是热力学的基石，对于我们理解自然界中的能量转化过程至关重要。
本文将介绍热力学定律的基本概念和应用。
第一定律：能量守恒定律热力学第一定律，也被称为能量守恒定律，指出能量在系统中的转化是守恒的。
换句话说，能量既不能被创造也不能被销毁，只能从一种形式转化为另一种形式。
这个定律可以通过一个简单的例子来说明。
假设我们有一个封闭的容器，容器内有一定量的气体，我们对其施加压力，使气体发生压缩。
根据能量守恒定律，我们知道气体的内能会增加，而外界对气体所做的功将等于内能的增加。
这个例子展示了能量从一种形式（机械能）转化为另一种形式（内能）的过程。
第二定律：热力学箭头热力学第二定律是热力学中最重要的定律之一。
它提供了一个方向，指示能量转化的过程是否可逆。
根据第二定律，自然界中的能量转化过程总是趋向于无序化，即熵的增加。
熵是一个描述系统无序程度的物理量。
根据第二定律，熵在一个孤立系统中永远不会减少，只会增加或保持不变。
这意味着自然界中的能量转化过程总是朝着更高的熵方向进行。
一个常见的例子是热量的传递。
热量从高温物体传递到低温物体，这是一个不可逆的过程。
根据第二定律，热量不会自动从低温物体传递到高温物体，因为这将导致熵的减少，与第二定律相矛盾。
热力学第二定律也可以用来解释为什么一些过程是不可逆的。
例如，将热量转化为有用的机械功是不可逆的，因为这将导致熵的减少。
这也解释了为什么热机的效率有限，无法达到100%。
第三定律：绝对零度不可达热力学第三定律，也被称为绝对零度不可达定律，指出在有限次过程中无法将物体冷却到绝对零度。
绝对零度是热力学温标的零点，对应于-273.15摄氏度。
根据第三定律，当温度趋近于绝对零度时，熵趋于一个最小值，但不会达到零值。
因此，无论经过多少次过程，无法将物体冷却到绝对零度。
这个定律的重要性在于它限制了能量转化的极限。
FundamentalsofEngineeringThermodynamics第七版课程设计
Fundamentals of Engineering Thermodynamics 第七版课程设计1. 课程内容简介《Fundamentals of Engineering Thermodynamics》是一本介绍热力学基础知识的著作，作者是Michael J. Moran、Howard N. Shapiro、Dsie D. Boettner和Margaret B. Bley。
本课程基于第七版，并结合相关工程实例讲解热力学相关的原理和应用。
主要内容包括：•热力学第一定律和第二定律•热力学循环和汽车和航空发动机工作原理•环境影响•换热器设计•蒸汽动力系统和制冷系统等2. 课程设计目标本课程主要针对机械、化工、环境、材料等相关专业的本科生。
设计目标如下：•理解热力学第一定律和第二定律的基本原理•掌握一些热力学循环和汽车和航空发动机工作原理•理解环境影响和换热器设计的基本概念•熟悉蒸汽动力系统和制冷系统的原理3. 课程设计方案3.1 教学模式本课程采用面授和在线学习相结合的教学模式。
通过讲解理论知识和实例分析，帮助学生理解和应用所学知识。
3.2 教学方法•讲述和演示：通过板书和幻灯片等教学工具，讲解热力学基础知识和应用方法。
•实例分析：结合相关工程实例，引入学生的兴趣，同时能够帮助他们更深刻地理解知识。
•讨论和交流：鼓励学生参加讨论，交流在学习过程中遇到的问题和心得体会。
3.3 教学大纲本课程分为14个章节，按照教学内容排序如下：1.基础概念2.热力学第一定律3.热力学第二定律4.熵和可逆性5.纯物质：单组分系统6.纯物质：多组分系统和相平衡7.热力学性质8.流体静力学9.热力学循环10.汽车和航空发动机11.环境影响12.换热器设计13.蒸汽动力系统14.制冷系统每个章节包含讲述和分析理论知识，以及相应的习题讨论和解答。
3.4 课程考核本课程的考核方式分为两个部分：•平时成绩：通过作业和讨论的方式，考察学生平时的学习成绩。
迪昂关于热力学得的书
迪昂关于热力学得的书以下是迪昂关于热力学的一些书籍推荐：1. "热力学基础"（Fundamentals of Thermodynamics）- Author: Claus Borgnakke, Richard E. Sonntag该书全面介绍了热力学的基本原理和应用，内容包括热力学基本概念、热力学性质、热力学第一和第二定律、热力学循环等。
2. "工程热力学"（Engineering Thermodynamics）- Author: Yunus A. Çengel, Michael A.Boles该书适用于工程专业的学生，详细解释了热力学的基础知识和应用，包括能量分析、物质平衡、热力学第一和第二定律、热力循环等。
3. "材料热力学"（Thermodynamics of Materials）- Author: David R. Gaskell, David E. Laughlin该书主要讨论了材料的热力学性质和行为，包括相变、相图、固溶体、合金等内容，能帮助读者更好地理解和预测材料的热力学行为。
4. "非平衡热力学导论"（An Introduction to Non-equilibrium Thermodynamics）- Author: Jemal Guven, J.A. González该书重点介绍了非平衡（不可逆）热力学的基本原理和方法，包括经典非平衡热力学、宏观系统的非平衡热力学、微观系统的非平衡热力学等。
5. "统计热力学导论"（An Introduction to StatisticalThermodynamics）- Author: Terrell L. Hill该书介绍了统计热力学的基本概念和理论，包括微观和宏观观点的关系、分子速度分布、理想气体、热力学函数等内容。
Fundamentals of thermodynamics：热力学基本原理
§7-2 The First Law of Thermodynamics
1. The first law …
Q E2 E1 W E W
Stipulation: Q: “+” the system absorbs heat from exterior
“－” the system gives out heat to exterior
Heating
Work and heat have same effect for the system. Joule proved that 1 cal of heat causes the same temperature increment as that of 4.18 joule of work does. i.e. 1cal= 4.186 J
第一类永动机： E2 - E1= 0 （循环） Q = 0 （外界不供给能量） W > 0 (对外界作功)
“Heat” and “Work” can not be transformed without thermodynamic system.
Heat
system
Work
§7-3 Application of the First Law to isochoric, isobaric & isothermal Processes
Note The FLT …can be used for any thermodynamic
process of any thermodynamic system.
---Conservation law of energy including the heat phenomena and thermal motion.
FundamentalsofEngineeringThermodynamics第七版教学设计
Fundamentals of Engineering Thermodynamics第七版教学设计教学目标：此教学计划的主要目标是使学生：1.理解工程热力学基本概念的物理背景，如热力学、温度、压力、热量、功、熵等。
2.掌握各种热力学定律及其应用，如能量守恒定律、热力学第一定律、热力学第二定律等。
3.理解不可逆过程和可逆过程的概念和区别。
4.掌握热力学循环和热力学效率的计算方法。
5.能够应用所学知识解决实际工程问题。
教学内容：第一周：热力学基本概念•热力学、温度、压力、热量、功、熵的概念及其物理背景。
•状态方程和状态变量的概念及其关系，如理想气体状态方程和实际气体状态方程。
•热力学定律的概念及其应用，如能量守恒定律、热力学第一定律等。
第二周：热力学第二定律•热力学第二定律的概念及其应用，如热力学循环和热力学效率的计算方法。
•可逆过程和不可逆过程的概念和区别，如热力学效率的计算方法。
•热力学温标及其应用，如开尔文温标。
第三周：热力学循环•热力学循环的概念及其分类，如卡诺循环、斯特林循环、柴油循环、布雷顿循环等。
•理想气体循环和实际气体循环的概念、区别及其应用。
第四周：热力学系统的热能转换•热力学系统的热能转换的概念及其分类，如传导、对流和辐射等。
•热力学系统的热能转换的计算方法、公式和应用。
第五周：应用案例分析•应用热力学知识解决实际工程问题，如发动机效率的计算、能源利用的优化方案等。
•分析并讨论热力学系统的性能参数和各种影响因素。
教学方法：•讲授与讨论相结合，通过理论讲解和实例分析来加深学生的理解。
•引导学生参与课堂讨论和小组讨论，增强学生的互动交流。
•制定课程作业，鼓励学生进行独立思考和自主学习。
教材和参考书：本课程使用以下教材和参考书籍：•Fundamentals of Engineering Thermodynamics, Michael J. Moran, Howard N. Shapiro•Engineering Thermodynamics, Yunus A. Cengel, Michael A.Boles•Introduction to Thermal Systems Engineering, Michael J.Moran, Howard N. Shapiro, Bruce R. Munson评估方法：•平时作业占总评成绩的20%•期中考试占总评成绩的30%•期末考试占总评成绩的50%结束语：本课程旨在帮助学生掌握热力学的基本概念和应用，为学生在工程领域中发挥自己的作用打下基础。
2.1热力学基本概念
(2)定容过程的功 dV＝0，W＝0
p2 V1 V2 V
(3)自由膨胀过程（向真空膨胀） pamb = 0， W = 0
对抗恒定外压过程的功
(4)可逆过程的体积功
可逆过程,外压和内压相差无穷小
W pdV
V1
V2
理想气体，pV＝nRT，则
W
V2 V2 T nRT dV nR dV V1 V V
第二章 热力学第一定律
The First Law of Thermodynamics
热力学概述Introduction of thermodynamics
1. 热力学的研究内容 （1）平衡热力学（经典热力学） （2）非平衡热力学
2. 平衡热力学的特点
（1）研究对象：大量粒子组成的宏观体系（热力学的 结论不适用于微观体系中单独粒子或少量粒子的行为）
解：( 1 ) W = 0 ( 因pamb = 0 ) ( 2 ) W = －101.3×1 J = －101.3 J ( 3 ) W = －pamb[ nRT( 1 / p2－1 / p1 ) ] = [－101.3×10×8.314×300( 1 / 101.3－1 / 1013 )] J = 22.45 kJ ( 4 ) W = nRTln( p2 / p1 ) = [ 10×8.314×300ln( 101.3 / 1013 ) ] J = －57.43 kJ
（2）研究方法：在经验定律的基础上，通过演绎的方 法，得出一般性的规律。（高度的普适性和可靠性） （3）只考虑过程的初、末态，不考虑过程的细节。 （知其然，不知其所以然）
§2.1 热力学基本概念
1.系统[体系]和环境
系统（system） 在科学研究时必须先确定研究对象，把研 究的对象称为系统或体系。 环境（surroundings） 系统以外的与系统相联系的那部分物质 称为环境。 隔开系统与环境的界面可以是实际存在 的，也可以是想象的，实际上并不存在的。
热力学与统计物理(殷景志)第一章 2012修改
所以他认为摩擦引起物体微粒的震动，而这种振动就是热。
整理课件
6
英国物理学家焦耳奠 定了“能量守恒定 律”，为热力学的发 展奠定基础，同时， 其理论亦造就了冷冻 系统的发展，改善了 普罗大众的生活素质。
热量的本质：受热或具有一定温度的物体会发 出电磁波，我们称之为热辐射, 它就是传统上 所说的热；而热辐射内能的变化就是传统上所 说的热量。
整理课件
4
热力学发展第一阶段:十七世纪末到十九世纪中叶
----热量概念的演进
首先斯塔尔（Georg Ernst Stahl）教授提出热是一种燃素， 后来荷兰波哈维（Hermann Boerhaave）教授甚至说热是 一种物质。
传到法国的温度计充以水银，而制造出第一支水银温度计。
1660年到1700年期间：波义耳和其助理虎克（Robert
Hooke），甚至牛顿本人均认识到制定温标的重要性，虽 然他们没有对温度计制定温标，但对温度计发展的贡献却 是非常重要的。
1702年：阿蒙顿（Guillaumel Amontons）仿伽利略的方
热无是论一是种物热质质是学正说确的还。是运动学说，都无法解释辐 1射789热年现生于象美。国后到英国又到德国而受封的伦福伯爵 （尼1C黑8o3监u0n督年t 大R左u炮m右钻fo产孔rd，生）发（了现原所热名谓是B因e“n摩ja波m擦动i而n 说产Th生”om，；p因so而n断）言在热慕 不1是80物0质年而威来廉自发运动现。了红外线可以产生热，这使 1得799人年们英国相化信学热家与，即光后的来本的质首是任皇相家同研的究。院院长戴维
定律中的第三系统就是温度计。它在测温计 数和建立经验温标方面显然都是非常重要的。
热力学第一定律论文
热力学第一定律论文引言热力学第一定律是热力学中最基本的定律之一，也被称为能量守恒定律。
它阐述了能量在一个封闭系统中的守恒原理。
本论文将介绍热力学第一定律的基本概念、数学表达式以及相关应用。
热力学第一定律的基本概念热力学第一定律表明了能量是守恒的，即能量既不能被创造也不能被销毁，只能从一种形式转化为另一种形式。
这一定律的核心思想是能量的总增量等于系统所吸收的热量与系统所做的功之和。
热力学第一定律的数学表达式热力学第一定律的数学表达式可以表示为以下方程式：ΔU = Q - W其中，ΔU表示系统内能量的变化，Q表示系统所吸收的热量，W表示系统所做的功。
热力学第一定律的推论根据热力学第一定律的数学表达式，我们可以得出一些重要的推论。
1. 封闭系统内能量守恒根据热力学第一定律的数学表达式，当系统没有和外界发生物质的交换和能量的交换时，即为封闭系统，其内能量ΔU为零。
这意味着封闭系统内的能量是守恒的。
2. 热机效率热机是利用热能转化为机械能的装置。
根据热力学第一定律的数学表达式，热机功W可以表示为：W = Qh - Qc其中，Qh表示热机从高温热源吸收的热量，Qc表示热机向低温热源散发的热量。
热机效率η定义为热机所做的有效功W与其从高温热源吸收的热量Qh的比值：η = W / Qh热机效率小于1，表示热机不能将吸收的所有热量完全转化为功，总会有一部分热量散失。
这是由于热力学第一定律中的W项（热机所做的功）小于Qh项（热机吸收的热量）所导致的。
3. 能量转化与转移热力学第一定律还表明了能量的转化和转移过程。
在一个系统中，能量可以从一种形式转化为另一种形式，例如热能转化为机械能。
此外，能量也可以从一个系统转移到另一个系统，例如通过热传导、辐射或者传热介质进行热传递。
热力学第一定律的应用热力学第一定律在工程学、化学、物理学等领域有着广泛的应用。
1. 能源效率分析热力学第一定律可以用于分析各种能源装置的功效和效率。
热力学基础FoundationofThermodynamics
教学基本要求
• 课堂纪律
听，看，想 独立完成 考核依据之一 严格要求
• 课外作业 • 平时考察
• 期末考试
IV.Content
Basic Laws
Property of substance
Process and cycle in typical equipment Optimization of energy Chemical equilibrium and phase equilibrium
V.
How to learn
◆ Pay attention to the basic laws ◆ Pay attention to the physical implication of parameters
◆ Cultivation of engineering consciousness ◆ Methods of Scientific Abstract, Summarization and Simplification
热力学基础 Foundation of Thermodynamics
化工学院化工机械系
Department of Chemical Machinery School of Chemical Engineering
毕明树 周一卉
INTRODUCTION
I. What Is Thermodynamics
Heat
Laws and Theory
Mechanical Energy
Efficent Method
研究热能和其他形式能间的相互转换 以及能量与物质特性之间的关系。
II. Applications of Thermodynamics
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5. The relationship between work and heat stirring
3.The work done by system during equilibrium process
dW Fdl pSdl pdV
Work is process quantity
W V2 pdV p V1
FFFSSS
1
p dl
The value of the work equals the total area under the process curve of p~V diagram.
Heating
Work and heat have same effect for the system. Joule proved that 1 cal of heat causes the same temperature increment as that of 4.18 joule of work does. i.e. 1cal= 4.186 J
第一类永动机： E2 - E1= 0 （循环） Q = 0 （外界不供给能量） W > 0 (对外界作功)
“Heat” and “Work” can not be transformed without thermodynamic system.
Heat
system
Work
§7-3 Application of the First Law to isochoric, isobaric & isothermal Processes
V1 dV
2
V2 V
4. Heat ---- macroscopic displaying of thermal motions
Process quantity
Transfer heat ： one form of exchanging energy between system and its environment as the temperature difference.
working substance
Thermodynamic system
2. Internal energy
E ki pij
i
i, j
E(T ) M i RT Ideal gas Internal energy
2
state quantity Depends on T of the system only.
Thermodynamic system
its surroundings
Thermodynamic systems in engineering: Gas: such as air. Vapor: such as steam. Liquid: such as freon(氟利昂). Solid: such as semiconductor…….. They are also called as working substance
§7-2 The First Law of Thermodynamics
1. The first law …
Q E2 E1 W E W
Stipulation: Q: “+” the system absorbs heat from exterior
“－” the system gives out heat to exterior
1. Isochoric (Constant volume) process(V=Const.)
differential form： dQ dE dW
for the equilibrium process of ideal gas：
Q
M
i 2
R(T2
T1)
V2 pdV
V1
Mi
dQ RdT pdV
2
Other description of the FLT:
There is not any system(machine) that can do work forever without the supply of heat. Or It is impossible to make out the first kind of perpetual motion machine.
Note The FLT …can be used for any thermodynamic
procesቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ of any thermodynamic system.
---Conservation law of energy including the heat phenomena and thermal motion.
E: “+”the internal energy of system increases
“－” the internal energy of system W:d“e+c”retahseessystem does work on exterior.
“－” exterior does work on the system.
Fundamentals of thermodynamics
Study what rules must follow when the macroscopic parameters of thermodynamic system change.
§7-1 Internal Energy Heat &Work
1. Two basic concepts: Thermodynamic system: is a system that can interact with its surroundings in at least two ways, one of which must be heat transfer. Surroundings(exterior): everything outside the system.