01第1章基本概念-电子版

第一章基本概念及定义

§1－1热能和机械能相互转换的

过程

蒸汽动力装置——电厂汽轮机车间

燃气动力装置——内燃机

燃气动力装置——燃气轮机装置

名词定义：

工质：

实现热能和机械能相互转化的媒介物质。

热源（高温热源）：

工质从中吸取热能的物系。可恒温可变温冷源（低温热源）：

接受工质排出热能的物系。可恒温可变温

不同点：构造和工作特性不同。相同点：

•存在某一种媒介物质以获得能量；（如内燃机中混合气，蒸汽机中的水）

•存在能提供热能的能量源；•余下的热能排向环境介质。比较各种热机

工质热源冷源

共同本质：由媒介物通过吸热—膨胀作功—排热

§1－2热力系统

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。

热力系统（热力系）：

人为分割出来作为热力学分析对象的有限物质系统

外界：热力系统以外的部分

边界：系统与外界之间的分界面

系统及边界示例•汽车发动机

•汽缸-活塞装置

á边界可以是固定的，也可以是移动的

á边界可以是实在的，也可以是假想的

热力系统可以分为几种类型呢？

闭口系（closed system）

（控制质量CM）—没有质量越过边界

开口系（open system）

（控制体积CV）

—通过边界与外界有质量交换

按系统与外界有无质量交换

判断：质量保持不变的系统一定是闭口系统（）

绝热系（adiabatic system）—与外界无热量交换;

孤立系（isolated system）—

与外界无任何形式的质能交换。

按系统与外界能量交换形式

我们主要研究什么系统？

简单可压缩系（simple compressible system）

—由可压缩物质组成，无化学反应、与外界有交换容积变化功的有限物质系统。

注意：

1）闭口系与系统内质量不变的区别；

2）孤立系与绝热系的关系。

§1－3工质的热力学状态及其基本状态参数

热力学状态：

工质在热力变化过程中某一瞬间呈现出来的宏观物理状况，简称状态。

状态参数：

描述工质所处状态的宏观物理量。如温度、压力等。

状态参数的特性：

1．状态参数是宏观量，只有平衡态才有状态参数，系统有多

个状态参数，如

0dx =∫v S

H U T V p ,,,,,2．状态参数是系统的单值函数。

物理上—与过程无关；

数学上—其微量是全微分。

1212a b dx dx =∫∫

基本热力学参数

一、温度：物体冷热程度的标志温度是广延量还是强度量呢？

热力学绝对温标

符号为T ，单位为K (称“开尔文”)。

规定水的三相点为基准点，并规定此点的温度为273.16K

{}{}C K 273.15t T =−D

定义：

单位面积上所受的垂直作用力称为压力（即压强） 压力计

测量工质压力的仪器

二、压力：

á

由于压力计的测压元件处于某种环境压力的作用下，因此压力计所测得的压力是工质的真实压力p （或称绝对压力）与环境压力p b 之差，叫做表压力p e 或真空度p v 绝对压力、表压力、真空度及大气压力之间的关系

)

()(时当时当b v b b e

b p p p p p p p p p p <−=>+=书33页1-9

§1－4 平衡状态、状态方程式、坐标图

一、平衡状态（thermodynamic equilibrium state）1．定义：无外界影响系统保持状态参数不随时间而改变的状态•热平衡（thermal equilibrium）：

在无外界作用的条件下，系统内部、系统与外界处处温度相等。

•力平衡（mechanical equilibrium）：

在无外界作用的条件下，系统内部、系统与外界处处压

力相等。

•热力平衡的充要条件

—系统同时达到热平衡和力平衡。

±思考题（选学）

•平衡状态与均匀状态之间的关系？•平衡状态与稳定状态之间的关系？

²平衡状态与均匀状态之间的关系

³平衡状态是相对时间而言的，均匀状态是相对空间而言的

³对于处于热力平衡态下的气体、液体（单相），如果不计重力的影响，则系统内部各处的性质是均匀一致的，各处的温度、压力、比体积等状态参数相同。如果考虑重力影响，则系统中的压力和密度将沿高度而有所差别。

³对于气液两相并存的热力平衡系统，气相和液相的密度不同，因而系统不是均匀的。

³本书在未加特别说明之处，一律把平衡状态下的单相物系当作是均匀的，各处的状态参数相同。

²平衡状态与稳定状态之间的关系

³就平衡而言，不存在不平衡势是其本

质，而状态参数不随时间变化只是其现象

³平衡必稳定，稳定不一定平衡

二、状态方程式

对于简单可压缩热力系统，当它处于平衡状态时，其压力、温度、比体积等参数服从一定的关系式，这样的关系式叫做状态方程式。

状态方程式是平衡状态下基本状态参数p、v、T 之间的关系状态方程式的具体形式取决于工质的性质

理想气体的状态方程式：T

R pv g =