热工基础前三章的重点知识点总结

热工基础前三章的重点知识点总结

1、平衡状态

关于平衡状态的定义、实现条件、以及平衡与匀称、平衡与稳定的概念区分已在相应章节中进行了具体表达。平衡状态具有确定的状态参数，这是平衡状态的特点。平衡状态概念的提出，使整个系统可用一组统一的、并具有确定数值的状态参数来描述其状态，使热力分析大为简化，这也是工程热力学只讨论系统平衡状态的缘由所在。

2、状态参数及其性质

状态参数是定量描述工质状态的状态量。其性质是状态参数的改变量只取决于给定的初、终状态，与改变过程的路径无关。假如系统经受一系列状态改变又返回初态，其全部状态参数的改变量为零。

在学过第二章之后，可与过程量—功量和热量进行对比，进一步加深对状态量的理解。

3、准平衡过程

准平衡过程将“平衡”与“过程”这一对冲突统一了起来。

定义：由一系列连续的准平衡态组成的过程称为准平衡过程，又称准静态过程。

实现条件：〔1〕推动过程进行的势差〔压差、温差〕无限小；〔2〕驰豫时间短，即系统从不平衡到平衡的驰豫时间远小于过程进行所用的时间。这样系统在任意时刻都无限接近于平衡态。

特点：系统内外势差足够小，过程进行得足够慢，而热力系复原平衡的速度很快，所以工程上的大多数过程都可以作为准平衡过程进行分析。

建立准平衡过程概念的好处：(1) 可以用确定的状态参数描述过程；〔2〕可以在参数坐标图上用一条连续曲线表示过程。

4、可逆过程

准平衡过程概念的提出只是为了描述系统的热力过程，但为了

计算系统与外界交换的功量和热量，就需要引出可逆过程的概念。

定义：过程能沿原路径逆向进行，并且系统与外界同时返回原态而不留下任何改变。实现条件：在满意准平衡过程条件下，还要求过程中无任何耗散效应〔通过摩擦、电阻、磁阻等使功变为热的效应〕建立可逆过程概念的好处：(1) 由于可逆过程系统内外的势差无限小，可以认为系统内部的压力、温度与外界近似相等，因此可以用系统内的参数代替繁复、未知的外界参数，从而简化问题，使实际过程的计算成为可能，即先把实际过程当作可逆过程进行分析计算，然后再用由试验得出的阅历系数加以修正；〔2〕由于可逆过程是没有任何能量损失的抱负过程，因此，它给出了热力设备和装臵能量转换的抱负极限，为实际过程的改善指明白方向。

上述概念的引出表达了热力学讨论问题和处理问题的方法，是热力学中重要的概念，盼望深刻理解这些概念，为后面章节的学习打好基础，同时从中学习对实际问题进行分析简化的方法。

第二章小结

1、热力学第肯定律的实质

热力学第肯定律的实质就是能量守恒。说明当热能与其他形式的能量相互转换时，能的总量保持不变。

2、储存能

系统储存的能量称为储存能，包括内部储存能和外部储存能。

〔1〕内部储存能——热力学能

它与系统内工质粒子的微观运动和粒子的空间结构有关。应牢牢记住热力学能是状态参

数。

在简约可压缩系中，不涉及化学反应、核反应和电磁场作用，可认为工质的热力学能仅包括分子的内动能和内位能。分子的内动能与工质的温度有关，温度越高，分子的内动能越大；分子的内位能与工质的比容有关，比容越大，分子的内位能越小。

抱负气体远离液态点，分子间距〔比容〕较大，分子的内位能忽视不计，其热力学能仅包括分子的内动能，因此，抱负气体的热力学能是温度的单值函数。

〔2〕外部储存能

外部储存能是系统整体相对于外界参考坐标系的宏观能量，包括系统整体作宏观运动时的宏观动能和相对于外界参考基准点的重力位能。

〔3〕系统的总储存能〔简称总能〕

系统的总储存能为热力学能、宏观动能和重力位能的总和。

3、转移能——功量和热量

功量和热量是系统与外界交换的能量，其大小与系统的状态无关，而是与传递能量时所经受的详细过程有关。所以功量和热量不是状态参数，而是与过程特征有关的过程量，称为转移能或迁移能。

4、闭口系能量方程

热力学第肯定律应用于〔静止的〕闭口系时的能量关系式即为闭口系能量方程。其表达式有以下几种形式，它们的运用条件不同：〔1〕quw或 QUW 〔适用条件：任意工质、任意过程〕

〔2〕qupdv或QUpdV 〔适用条件：任意工质、可逆过程〕

〔3〕qcVTpdv或QmcVTpdV 〔适用条件：抱负气体、可逆过程〕

5、稳流系能量方程

热力学第肯定律应用于稳流系时的能量关系式即为稳流系能量方程。其表达式也有以下几种形式，它们的运用条件也不同：〔1〕qhwt或 QHWt 〔适用条件：任意工质、任意过程〕

〔2〕qhvdp或QHVdp 〔适用条件：任意工质、可逆过程〕

〔3〕qcpTvdp或QmcpTVdp 〔适用条件：抱负气体、可逆过程〕

6、稳定流淌过程中几种功量的关系

在稳流系中，隐含的膨胀功等于流淌功和技术功之和，即

1w(pv)c2gzwswfwt 2

其中，技术功为出口与进口处的动能差、位能差和轴功之和，即wt12cgzws 2

7、焓的定义及其物理意义

焓是在讨论流淌能量方程时，为工程应用方便而引出的一个状态参数。由于在流淌过程中，工质必定携带的能量除热力学能U外，还有推动功〔推动功〕pV，所以为工程应用方便起见，把二者组合为焓H，所以说焓是流淌工质携带的基本能量，或者说是流淌工质所携带的总能量中与热力状态有关的那部分能量。焓的定义式为HUpV或hupv 焓作为一个宏观存在的状态参数，在开口系和闭口系中都存在，但在分析开口系时的作用更大。在分析闭口系统时，通常运用热力学能参数，只是在分析闭口系的定压过程时，焓可以表示

闭口系在定压过程中与外界交换的热量，此时焓具有非常作用。不必太深究焓的物理意义，只要能娴熟掌控焓的计算即可。关于焓的计算将在第三章学习。

焓的物理意义可简约总结如下：

〔1〕对非流淌工质，焓仅是状态参数。

〔2〕对流淌工质，焓既是状态参数，也是工质流淌时携带的取决于热力状态的那部分能量〔或基本能量〕。

抱负气体的焓和热力学能一样，也仅是温度的单值函数。

第三章

1、抱负气体的热力性质

〔1〕抱负气体的状态方程

状态方程不是难点，但却是本章的重点。应用抱负气体状态方程时，应留意以下几点：

状态方程〔3.1〕反映的是同一平衡状态下基本状态参数之间的关系，只能用于同一平公式中的压力为绝对压力，温度为绝对温度状态方程〔3.1a〕——〔3.1d〕是针对不同物量单位的表达形式，运用时留意各物理量衡状态，不能用于过程计算。留意不要把状态方程和